...

PATOTYÖMAAN LAADUN- TARKKAILU JA TYÖMAAN VALVONTA

by user

on
Category: Documents
50

views

Report

Comments

Transcript

PATOTYÖMAAN LAADUN- TARKKAILU JA TYÖMAAN VALVONTA
OPINNÄYTETYÖ - AMMATTIKORKEAKOULUTUTKINTO
TEKNIIKAN JA LIIKENTEEN ALA
PATOTYÖMAAN LAADUNTARKKAILU JA TYÖMAAN
VALVONTA
Alaotsikko
TEKIJÄ/T:
Jukka Ruotsalainen
SAVONIA-AMMATTIKORKEAKOULU
OPINNÄYTETYÖ
Tiivistelmä
Koulutusala
Tekniikan ja liikenteen ala
Koulutusohjelma
Ympäristöteknologian koulutusohjelma
Työn tekijä(t)
Jukka Ruotsalainen
Työn nimi
Patotyömaan laaduntarkkailu ja työmaan valvonta
Päiväys
22.11.2013
Sivumäärä/Liitteet
52
Ohjaaja(t)
Lehtori Raimo Lehtiniemi, Lehtori Juha Pakarinen, Yhdyskuntatekniikan insinööri Mikko Airaksinen
Toimeksiantaja/Yhteistyökumppani(t)
Yara Suomi Oy
Tiivistelmä
Kesällä 2013 Siilinjärvellä Yara Suomi Oy:n kaivosalueella alkoi Mustin padon korotus ja osittainen uuden penkereen rakentaminen. Korotus tehtiin, koska rikastusprosessista syntyvälle rikastushiekalle tarvittiin lisää tilaa. Projektin kestoksi arvioitiin noin kolme vuotta.
Patotyömaan laaduntarkkailulla ja työmaan valvonnalla varmistetaan, että padon rakenteet ovat kestäviä ja ne
toimivat suunnitellusti. Velvoite padonrakennuksen laaduntarkkailuun on ilmoitettu lainsäädännössä, sillä huonolaatuiset rakenteet sortuessaan vaarantavat pahimmillaan alueen ympäristön ja lähiasutuksen. Turvallisuuden lisäksi
myös taloudellisilla sekoilla on merkitystä, sillä padot ovat kalliita investointeja. Laaduntarkkailulla ja työmaan valvonnalla ehkäistään rakenteellisia virheitä, jotka vaativat korjaamista tai purkamista.
Opinnäytetyön aiheena oli kyseisen työmaan laaduntarkkailu ja työmaan valvonta, ja tavoitteena oli varmistaa kestävät patorakenteet. Työssä paneuduttiin aluksi patoturvallisuuteen, patojen suunnittelun lähtökohtiin, patorakenteisiin sekä rakenteiden laadunvalvontamenetelmiin. Edellä mainitut toimivat taustana laaduntarkkailuun sekä työmaan valvontaan, joista työn loppupuoliskoon koottiin kattava kuvaus.
Patotyömaan rakennusvaiheita kesältä 2013 olivat esimerkiksi patopohjan raivaus, massanvaihdot, kallioiden betonointi ja moreeni-, suodatin- ja tukipengerrakenteiden rakentaminen. Laaduntarkkailua tehtiin kaikissa työvaiheissa, ja lisäksi rakennusmateriaalit ja patopohja todettiin kelvollisiksi laadunvalvontakokeilla. Kaikki rakenteet ja näytteidenottopaikat mitattiin ja kartoitettiin. Tuloksena työstä saatiin laadunvalvontaraportti.
Rakennuttajana oli Yara Suomi Oy ja pääurakoitsijana toimi E. Hartikainen Oy. Näytteiden käsittelyn hoiti Pöyry Oy,
ja padon korotuksen suunnitelmat laati Ramboll Oy.
Avainsanat
Pato, padot, laadunvalvonta, laaduntarkkailu, työmaan valvonta
SAVONIA UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES
THESIS
Abstract
Field of Study
Technology, Communication and Transport
Degree Programme
Degree Programme in Environmental Technology
Author(s)
Jukka Ruotsalainen
Title of Thesis
Quality Control of the Dam Site
Date
22.11.2013
Pages/Appendices
52
Supervisor(s)
Mr Raimo Lehtiniemi, Lecturer, Mr Juha Pakarinen, Lecturer, Mr Mikko Airaksinen, Civil Engineer
Client Organisation/Partners
Yara Suomi Oy
Abstract
The purpose of quality control of a dam site is to ensure structural durability and that structures perform as designed. Legislation obligates to control the quality of dam sites because inferior structures pose a threat to the
surrounding environment and dwellings. It is also more economical to build a dam which needs less repairing.
Quality control effectively prevents structural flaws which need correcting or dismantling.
The purpose of the thesis was to carry out the quality control of the Musti dam site. The construction project of the
Musti dam site was started at the Yara Suomi Oy mine site in the summer of 2013. The goal of the project was to
raise height of the existing structures and building some new embankment. Extra deposit space was needed for
tailing sand coming from the ore enrichment process. This thesis studied dam safety, basics of dam designing, dam
structures and the practical methods of quality control.
Different phases in the construction of the Musti dam site were the clearing of groundwork, mass exchanges, concreting of parts of the bed rock and building of the moraine, filter and support embankment structures. Quality
control was performed in all the phases. In addition, raw material of the structures and groundwork were examined to be eligible by the means of quality control. As an outcome a comprehensive progress report of the construction site was made about the things aforementioned. Different parties which took part in the construction
project were Yara Suomi Oy, E. Hartikainen Oy, Ramboll Oy and Pöyry Oy.
Keywords
Dam, Dams, Quality control
4 (52)
SISÄLTÖ
1 JOHDANTO ....................................................................................................................... 6
2 PATOTURVALLISUUS ......................................................................................................... 7
2.1
Padon suunnittelu ..................................................................................................................... 7
2.2
Patoluokat ................................................................................................................................ 7
2.3
2.2.1
1-luokan pato ............................................................................................................... 8
2.2.2
2-luokan pato ............................................................................................................... 8
2.2.3
3-luokan pato ............................................................................................................... 9
2.2.4
Padon luokittelematta jättäminen ................................................................................... 9
Padon tarkkailu ......................................................................................................................... 9
3 PATOTYYPIT ................................................................................................................... 10
3.1
Vyöhykepato........................................................................................................................... 10
3.2
Homogeeninen maapato ......................................................................................................... 11
3.3
Louhepato .............................................................................................................................. 11
4 MAAPATOJEN SUUNNITTELU............................................................................................ 13
4.1
4.2
Maastotutkimukset .................................................................................................................. 13
4.1.1
Yleispiirteinen pohjatutkimus ....................................................................................... 13
4.1.2
Rakennekohtainen pohjatutkimus ................................................................................. 13
Materiaalitutkimukset .............................................................................................................. 14
4.2.1
Tiivistysmateriaalit ...................................................................................................... 14
4.2.2
Moreenin rakeisuuskäyrä ja eroosioherkkyys ................................................................. 14
4.2.3
Suodatinmateriaalit ..................................................................................................... 15
4.2.4
Tukipengermateriaalit .................................................................................................. 16
5 TUTKIMUSMENETELMÄT .................................................................................................. 17
5.1
Koekuopat .............................................................................................................................. 17
5.2
Painokairaus ........................................................................................................................... 17
5.3
Näytteenotto .......................................................................................................................... 18
5.4
Kallionäytekairaukset ja vesimenekkikokeet .............................................................................. 19
6 RAKENTEIDEN LAADUNVALVONTAMENETELMÄT ............................................................... 21
6.1
Seulonta ja areometrikoe......................................................................................................... 21
6.2
Parannettu Proctor-koe ........................................................................................................... 23
6.3
Tiiviysmittaukset Troxler-laitteella ............................................................................................ 24
5 (52)
7 MUSTIN PADON SIJAINTI JA YLEINEN KUVAUS ................................................................. 26
8 MUSTIN PADON RAKENNUSVAIHEET JA TYÖNAIKAINEN LAADUNVALVONTA ....................... 28
8.1
Alustavat työt, patopohjan raivaustyöt ja massanvaihdot ........................................................... 28
8.2
Moreenirakenteet .................................................................................................................... 35
8.3
Tukipengerrakenteet ja luiskaverhous ...................................................................................... 39
8.4
Suodatinrakenteet ................................................................................................................... 40
8.5
Muut poikkeavat rakenteet ...................................................................................................... 44
9 KALLIONÄYTEKAIRAUKSET MUSTIN PADOLLA ................................................................... 45
9.1
Patoalueen kallioruhjeet .......................................................................................................... 45
9.2
Vesimenekkikokeet ................................................................................................................. 45
10 LAADUNVALVONNAN YHTEENVETO .................................................................................. 47
10.1 Patotyömaan laadunvalvonnan yleiset seikat ............................................................................ 47
10.2 Toteutuneet rakenteet ja laadunvalvontatulokset ...................................................................... 47
LÄHTEET ............................................................................................................................. 49
LIITE 1: PITUUSLEIKKAUS PADONKOROTUKSESTA ................................................................. 50
LIITE 2: MAANÄYTTEIDEN, MOREENIEN JA MURSKEIDEN TULOKSET....................................... 51
LIITE 3: TROXLER-MITTAUSTEN TULOKSIA............................................................................ 52
6 (52)
1
JOHDANTO
Yara Suomi Oy:n tehtailla Siilinjärvellä tuotetaan rikkihappoa, typpihappoa, fosforihappoa sekä lannoitteita. Tehtaiden vieressä on avolouhos, josta louhitaan apatiittimalmia fosforihapon ja lannoitteiden raaka-aineeksi. Rikastusprosessin sivutuotteena syntyy myös esimerkiksi kalkkia, biotiittia ja kiillettä, jota LKAB Oy jatkojalostaa. Siilinjärven louhoksella louhitaan kallioperää vuodessa noin 8 000
000 m3, joista rikastamolle ajettavan malmiksi laskettavan raaka-aineen osuus on noin 4 000 000
m3. Jäljelle jäävä osa on sivukiveä eli raakkua, josta huonolaatuisimmat ajetaan läjityksiin tai tienpohjiin, ja kovemmasta tehdään mursketta.
Rikastusprosessista syntyy noin 7 000 000 m3 rikastushiekkaa. Rikastushiekka on rikastusprosessin
sivutuote, joka syntyy kun apatiittia rikastetaan louhitusta raaka-aineesta. Malmin apatiittipitoisuus
vaihtelee 2 - 5 % välillä, mutta valmiissa apatiittirikasteessa, pitoisuus on noin 40 %. Rikaste toimii
raaka-aineena fosforihappotehtaalle. Louhitusta apatiitista noin 90 % saadaan rikastettua, mutta loput 10 %, jota ei onnistuta taloudellisesti erottamaan, päätyvät Mustin patoaltaalle läjitykseen rikastushiekan ohella. Rikastushiekka pumpataan rikastamolta veden mukana Mustin patoaltaalle läjitykseen. Prosessissa on käytössä suljettu vesikierto, eli vesi pumpataan takaisin rikastamolle vesialtaalta, kun taas rikastushiekka läjittyy patoaltaalle. Varsinaisen patoaltaan vieressä on niin sanottu laskeutusallas, jossa vesi selkeytetään laskeuttamalla ennen kuin se pumpataan takaisin prosessiin
muiden laskeutusaltaiden kautta.
Nykyisestä Mustin pato-altaasta on kuitenkin tila loppumassa noin kahden vuoden kuluessa, ja lisätilavuuden saamiseksi patoaltaan nykyisiä penkkoja korotetaan keskimäärin viisi metriä. Lisäksi uutta
patopenkkaa rakennetaan paikoitellen lisää. Yhteensä korotettavaa penkkaa on noin neljä kilometriä.
Patopenkat on suunniteltu niin, että korotusvaraa jää vielä tulevaisuudenkin varalle, jos kaivostoiminta jatkuu nykyistä vuoteen 2035 ulottuvaa suunnitelmaa pidemmälle. Padonkorotusprojekti on
suunniteltu kolmivuotiseksi. Moreenia on laskettu menevän noin 700 000 m3rtr, louhetta 250 000
m3rtr ja suodatinrakenteiden murskeita noin 200 000 m3rtr. Varsinaisen patopenkan ohella tullaan
rakentamaan myös kuljetusreittejä sekä yksi työpato. Muita padonkorotukseen liittyviä töitä ovat
myös maaston raivaukset noin 100 000 m2 alalta, massanvaihdot ja tiivistykset.
Tässä opinnäytetyössä on tarkoituksena toteuttaa laadunvalvontaa ja varmistaa, että pato rakennetaan suunnitellusti. Ohella tulee myös dokumentoitua padonrakennuksen eteneminen sekä rakennekerrosten toteutunut rakenne mahdollista myöhempää tarkastelua varten. Asianmukainen laadunvalvonta vaatii myös patotyyppien, patovaurioiden sekä patoturvallisuuslain tuntemusta, minkä takia
niitäkin käsitellään tässä työssä. Lisäksi tutustutaan esimerkiksi suoritettaviin tiiveys- ja vedenläpäisevyysmittauksiin sekä maanäytteiden rakeisuusmäärityksiin kirjallisuuskatsauksella ja käytännön
kokeilla.
7 (52)
2
PATOTURVALLISUUS
Pato rakennetaan vuonna 2009 voimaan tulleen patoturvallisuuslainsäädännön mukaan. Patoturvallisuuslain ja valtioneuvoksen asetuksen tavoitteena on ”varmistaa turvallisuus padon rakentamisessa,
kunnossapidossa ja käytössä sekä vähentää padosta aiheutuvaa vahingonvaaraa.” (Patoturvallisuuslaki 494/2009, 1 §).
2.1
Padon suunnittelu
Padon omistajan kannattaa ottaa yhteyttä paikalliseen patoturvallisuusviranomaiseen padon suunnittelun alussa ja varmistaa, että patoturvallisuusvaatimukset otetaan huomioon jo alusta alkaen.
Omistajan on myös toimitettava padon rakentamista koskevat suunnitelmat patoturvallisuusviranomaiselle. (Patoturvallisuusopas 2012, 9.) PTL 6 §:ssa ja PTA 1 §:ssa asetetaan pätevyysvaatimukset padon suunnittelijalle. Padon suunnittelijalla täytyy olla riittävän syvä asiantuntemus patoturvallisuusvaatimuksista sekä padon turvallisuuteen vaikuttavista tekijöistä, kuten olosuhteista, käytöstä ja
turvajärjestelmistä. (Patoturvallisuusopas 2012, 7.)
Mittavissa patoprojekteissa nimetään aina pääsuunnittelija, joka voi olla myös itse padon suunnittelija. Pääsuunnittelijan vastuualueeseen kuuluvat eri osa-alueet, kuten hydrologinen mitoitus, patorakenteet, juoksutusrakenteet ja tarkkailulaitteet sekä niiden yhteensovitus. (Patoturvallisuusopas
2012, 9.) Padon toimivuutta tarkastellaan kohteen vaatimassa laajuudessa. Kohteesta riippuen voidaan tarkastella esimerkiksi padon ja uomien toimintaa, mahdollisten ylipadotuksien kokoa ja kestoa, normaaleja käyttötilanteita kesäisin ja talvisin, erinäisiä tulvatilanteita sekä käyttöhäiriöistä, ongelmista tai -virheistä seuraavia tilanteita. (Patoturvallisuusopas 2012, 9.)
Vesistöpato mitoitetaan virtaamalle, joka aiheuttaa padolla suurimman juoksutustarpeen. Mitoitus esitetään tätä virtaamaa vastaavan tulvan (mitoitustulva) vuotuisena todennäköisyytenä tai toistuvuutena.
Vesistöpadon mitoitustulvana käytetään tulvaa, joka esiintyy:
1) 1-luokan padolla 0,02 - 0,01 prosentin todennäköisyydellä eli keskimäärin kerran 5 000 - 10 000 vuodessa;
2) 2-luokan padolla 0,2 - 0,1 prosentin todennäköisyydellä eli keskimäärin kerran
500 - 1 000 vuodessa;
3) 3-luokan padolla 1 - 0,2 prosentin todennäköisyydellä eli keskimäärin kerran
100 - 500 vuodessa.
Vesistöpato mitoitetaan siten, että mitoitustulvan aikana padotusaltaan vedenkorkeus ei ylitä padon turvallista vedenkorkeutta, kun padon juoksutuskapasiteetti ilman voimalaitoksen koneistovirtaamia on käytössä. (Patoturvallisuusasetus 319/2012, 2 §).
2.2
Patoluokat
Padot luokitellaan 1-, 2-, ja 3-luokkaan vahingonvaaran perusteella. Luokittelu voidaan kuitenkin jättää tekemättä, jos patoturvallisuusviranomaisen mielestä padosta ei aiheudu vaaraa. Patoturvallisuuslaki koskee vesistö-, jäte- ja kaivospatoja ja tulvapenkereitä, mutta myös tilapäisiä patoja kuten
työpatoja. (Patoturvallisuusopas 2012, 18.)
8 (52)
Luokittelussa huomioidaan patopenkereen sortumaa seuraava tulva-aallon vahingonvaara ja altaan
tyhjenemisestä padon yläpuolelle aiheutuva vaara. Jätepatojen luokitteluun vaikuttaa myös altaassa
olevan aineen laatu ja määrä, ympäröivän alueen maankäyttö sekä aineen mahdollisesta leviämisestä syntyvät haitat esimerkiksi pohjavedelle, vesistöille tai muille luontoarvoille. Jätepadot voidaan
kuitenkin luokitella myös samoin perustein kuin vesistöpadot, jos sortuman jälkeisen tulva-aallon
haitat katsotaan suuremmaksi kuin padotun aineen leviäminen. (Patoturvallisuusopas 2012, 18.)
Pato sijoitetaan vahingonvaaran perusteella johonkin seuraavista luokista:
1) 1-luokan pato, joka onnettomuuden sattuessa aiheuttaa vaaran ihmishengelle
ja terveydelle taikka huomattavan vaaran ympäristölle tai omaisuudelle;
2) 2-luokan pato, joka onnettomuuden sattuessa saattaa aiheuttaa vaaraa terveydelle taikka vähäistä suurempaa vaaraa ympäristölle tai omaisuudelle;
3) 3-luokan pato, joka onnettomuuden sattuessa saattaa aiheuttaa vain vähäistä
vaaraa.
Luokittelua ei tarvitse tehdä, jos patoturvallisuusviranomainen katsoo, että padosta ei aiheudu vaaraa. (Patoturvallisuuslaki 494/2009, 11 §).
2.2.1 1-luokan pato
1-luokan padot ovat patoja, jotka onnettomuuden sattuessa aiheuttavat vaaraa joko ihmisille, terveydelle tai ympäristölle. Ihmisille ja terveydelle aiheutuvaa vaaraa katsotaan olevan, jos padon alapuolisella alueella on asutusta ja mahdollisen sortuman jälkeinen tulva-aalto aiheuttaa vahinkoa kyseiselle asutukselle. (Patoturvallisuusopas 2012, 18-19.)
Pato voidaan luokitella 1-luokkaan myös ympäristölle aiheutuvan vaaran perusteella. Tällaisia vaaroja ovat esimerkiksi jos tulva-aallon tai jäte- tai kaivospadon onnettomuuden seurauksena tuhoutuu
joko suojeltua aluetta tai harvinainen laji, tai pohja- tai pintaveteen pääsee epäpuhtauksia. (Patoturvallisuusopas 2012, 18-19.)
Luokitus 1-luokkaan voidaan tehdä myös omaisuuden perusteella, jos pato-onnettomuus aiheuttaa
huomattavia menetyksiä rahallisesti. Menetyksiksi voidaan laskea esimerkiksi asuinrakennuksia, julkisia rakennuksia, yhteiskuntaan vaikuttavia rakennuksia kuten sähkön ja veden jakeluun liittyvät
rakennukset, tuotantolaitokset tai infrastruktuuria. (Patoturvallisuusopas 2012, 18-19.)
2.2.2 2-luokan pato
2-luokan padot voivat aiheuttaa vaaraa terveydelle, mutta eivät ihmishenkien menetystä onnettomuustilanteissa. Ympäristölle ja omaisuudelle saattaa taas mahdollisesti aiheutua vähäistä suurempaa vaaraa, mutta vähemmän kuin 1-luokan padon pato-onnettomuudessa. (Patoturvallisuusopas
2012, 19.)
Jäte- ja kaivospadoista 2-luokkaan katsotaan padot, jotka aiheuttavat onnettomuustilanteissa vähäistä suurempaa vaaraa vesistöjen laadulle, pilaavat viljelysalueita tai rajoittavat niiden pitkäaikaista käyttöä, tai pilaavat talousvesikaivoja. (Patoturvallisuusopas 2012, 19.)
9 (52)
2.2.3 3-luokan pato
3-luokan patoja ovat vain vähäistä vaaraa aiheuttavia. Onnettomuuksien sattuessa niistä ei todennäköisesti aiheudu haittaa ihmisille tai terveydelle, ja suurimmillaan vain vähäistä haittaa ympäristölle tai omaisuudelle. (Patoturvallisuusopas 2012, 19.)
3-luokan patojen sortumatapauksissa patojen alapuoliset kiinteistöt eivät saa vahingoittua, mutta
vähäisiä vahinkoja viljelyksille voi syntyä. Jos kyseessä on jätepato, niin padottu aine on laadultaan
sellaista, että onnettomuudesta seuraa korkeintaan lyhytaikainen vaikutus purkuvesistöön ja että se
ei aiheutua pilaantumisvaaraa pohjavesistöille. (Patoturvallisuusopas 2012, 19.)
2.2.4 Padon luokittelematta jättäminen
Pato voidaan jättää luokittelematta, jos sen korkeus alittaa ohjeelliset kolme metriä. Patoturvallisuusviranomainen voi kuitenkin päättää alle kolme metristen padon luokituksesta, jos siitä aiheutuu
vähäistä tai enemmän vaaraa. Viranomainen voi myös päättää jättää luokittelematta yli kolme metriä korkean padon, jos siitä ei aiheudu vaaraa. (Patoturvallisuusopas 2012, 19 - 20.)
2.3
Padon tarkkailu
Tarkkailuohjelma koostuu sekä jatkuvatoimisesta tarkkailusta että määräaikaisista tarkkailukierroksista. Velvoite tähän tulee patoturvallisuuslaista- ja asetuksesta. Ohjelmassa on otettava huomioon
kaikki turvallisuuteen vaikuttavat asiat. Kun rakennetaan uusia patoja, on suositeltavaa että padon
suunnittelija tekee myös tarkkailuohjelman. Vanhojen patojen tarkkailuohjelman tekee määräaikaistarkastuksen asiantuntija. (Patoturvallisuus opas 2012, 22.)
Tarkkailuohjelmassa esitetään padon tarkkailun aikavälit, tarkkailtavat kohteet ja
tarkkailuun liittyvät toimenpiteet erikseen padon käyttöönoton ja käytön ajalle.
Tarkkailuohjelmassa esitetään myös, miten padon tarkkailua tehostetaan tulvien,
rankkasateiden, kovien tuulien ja muiden vastaavien erityisten rasitusten aikana.
(Patoturvallisuusasetus, 319/2012, 8 §).
Aikavälit tarkkailulle suunnitellaan niin, että ongelmat huomataan ajoissa. Padon ensitäytön ajan
tarkkailu voi olla koko aikaista, mutta kun tilanne vakiintuu, voidaan tarkkailukertoja vähentää portaittain harvemmaksi. Kaivospadoilla tarkkailukertojen määrä suunnitellaan padon käyttötavan mukaan joko joka päivä tapahtuvaksi tai harvemmaksi. (Patoturvallisuus opas 2012, 22.)
10 (52)
3
PATOTYYPIT
Padoiksi kutsutaan rakenteita, jotka joko estävät tai sulkevat luonnollisen vedenkulun. Suomen yleisimmät patotyypit ovat homogeeninen maapato, pysty- tai vinosydämellä rakennettu vyöhykepato,
louhepato sekä betonipadot. Nämä padot voidaan jaotella useampiin alatyyppeihin. (Slunga 2004,
2.)
Rakenneosien sijoitus ja mitat voivat vaihdella suuresti patotyypin mukaan. Kaikki osat eivät välttämättä ole selkeästi eroteltavissa, vaan osien toimintaa on yhdistelty käyttämällä valittuja materiaaleja. Kuvassa 1 maapatojen rakenteelliset osat. (Leskelä 2004, 17.)
Kuva 1. Maapatojen rakenteellisia osia (RIL 123 1979, 73)
3.1
Vyöhykepato
Vyöhykepato on rakennettu vedenläpäisevyydeltään erilaisista materiaaleista. Veden virtaus padon
läpi estetään tiivistysosalla, joka voidaan rakentaa maasta tai keinotekoisesta aineesta, esimerkiksi
betonista, teräksestä, asfaltista tai muovista. Tiivisteosarakenteelle on olemassa erilaisia rakenteellisia mahdollisuuksia. (Slunga 2004, 3.)
Vyöhykepadon rakenteissa eri materiaaleja voidaan käyttää eri suhteissa. Padon etuina ovat että
karkeat materiaalit vähentävät padon kokonaistilavuutta, koska ne mahdollistavat jyrkemmät luiskat,
sekä sopivalla suunnittelulla patoa on mahdollista rakentaa myös sateella ja pakkasella. Vyöhykepadon rakentaminen on mahdollista periaatteessa vuoden ympäri, toisin kuin homogeenisen maapadon. Haittoja ovat mm. työn valvonnan vaikeutuminen kun käsitellään erinäisiä rakennusmateriaaleja eri rakennekerroksissa. Kosketuksissa olevien materiaalien on täytettävä keskenään kriteerit suo-
11 (52)
datukseen liittyen, mikä voi olla hankalaa tehdä ilman massojen ylimääräistä käsittelyä. Varsinkin
isoissa vyöhykepadoissa vierekkäisten rakennekerrosten eriävät muodonmuutosominaisuudet voivat
olla haasteellisia ratkottavia ongelmia. (Slunga 2004, 3.) Kuvassa 2 tyypillinen vyöhykepadon poikkileikkaus Mustin patoalueelta.
Kuva 2. Tyypillinen poikkileikkaus vyöhykepadosta (Kohonen 2012)
3.2
Homogeeninen maapato
Homogeeninen maapato on yhdestä maamateriaalista rakennettu pato, jonka tyypillinen poikkileikkaus on nähtävissä kuvassa 3. Maapatojen korkeus on yleensä alle kymmenen metriä, mutta maapadoista voidaan tehdä jopa 50 m korkeita. Pato voidaan rakentaa esimerkiksi kuivakuorisavesta, siltistä tai moreenista. Homogeenisen maapadon etuina ovat rakentamisen selkeys ja tiiveyden valvonnan yksinkertaisuus. Savea ja silttiä käytettäessä rakennekerrosten tiivistäminen voi kuitenkin olla hankalaa. Haittoina taas ovat rakentamiseen vaadittavat suuret massamäärät sekä rakennusajan
vaatimat hyvät sääolosuhteet. Sateella ja pakkasella rakentaminen ei onnistu. (Slunga 2004, 2.)
Kuva 3. Poikkileikkaus Mustin patoalueen homogeenisestä maapadosta (Kohonen 2012)
3.3
Louhepato
Louhepadoissa materiaalit ovat suurimmaksi osaksi hyvin vettä läpäisevää louhetta tai luonnonkiveä.
Myös louhepatojen tiivistesydän tehdään huonosti vettä läpäisevästä materiaalista, kuten maasta tai
keinotekoisesta aineesta. Näitä patoja voidaan rakentaa säästä riippumatta, kunhan rakennemateriaaleihin ei vain pääse lunta tai jäätä, lukuun ottamatta tiivistysosaa joka joudutaan yleensä tekemään sulalla kelillä. Toisena etuna louhepadoissa on mahdollisuus tehdä niistä ylivirtauksen kestä-
12 (52)
viä, mutta toisaalta ne vaativat kantavamman pohjan kuin maapadot. Usein louhepatoihin rakennetaan tekoaineesta tiivisteverho padon luiskan päälle, ja näitä käytetään esimerkiksi paikoissa joissa
on jatkuvia suuria ja nopeita vedenpinnan vaihteluita. (Slunga 2004, 3.) Kuvassa 4 on esitelty joitain
louhepatotyyppejä.
Kuva 4. Louhepatotyyppejä (RIL 123 1979, 75)
13 (52)
4
MAAPATOJEN SUUNNITTELU
Padot suunnitellaan suunnitellun alueen geologian ja maaperän mukaan. Suunnittelijan täytyy ottaa
nämä seikat huomioon, ja tehtävä taloudellinen sekä turvallinen rakenne saatavilla olevista materiaaleista. Maapadot ovat erilaisia keskenään, ja näin ollen yleispätevää yksityiskohtaista suunnitelmaa
ei voi laatia. (Leskelä 2004, 5.)
Maapatoja on käytetty ja käytetään yhä kastelu- sekä talousveden varastointiin, ja näitä patoja on
määrällisesti eniten. Seuraavana ovat vesivoimaan ja tulvasuojeluun tarkoitetut padot. Vesivoimalat
kuitenkin ovat tunnetuimpia patoja, sillä ne ovat saaneet eniten huomiota julkisuudessa, ja moni ei
edes ole tietoinen muunlaisten patojen olemassaolosta. Lisäksi kaivoksille tehdään jätepatoja, ja
kaatopaikoille, jotka ovat pohjavesialueiden läheisyydessä, tehdään patorakenteita. (Leskelä 2004,
2.)
4.1
Maastotutkimukset
4.1.1 Yleispiirteinen pohjatutkimus
Yleispiirteiseen pohjatutkimuksen taustalla ovat ilmakuvat, kartat maaperästä ja geologiasta ja materiaalialueet, sekä vaativissa kohteissa ruhjeilleet kalliot, siirtovyöhykkeet ja vanhat maaperän liikunnot. Aluetta tutkitaan myös geofysikaalisilla tutkimusmenetelmillä sekä koekairauksilla, joilla kartoitetaan kantava maa- ja kalliopohja. (Leskelä 2004, 5 - 6.)
Topografia määrittelee lyhimmän mahdollisen patolinjan, ja yleispiirteisellä pohjatutkimuksella varmistetaan että lyhin linja on myös taloudellisesti kannattavin. Maapohjan huono kantavuus, korkean
vedenläpäisevyysarvon omaavat kerrostumat ja padon läheisyydessä olevien alueiden heikot kuivatusmahdollisuudet vaikuttavat taloudellisuuteen heikentävästi. Näistä sekoista johtuen topografisesti
paras patolinja saattaa muodostua varsin läpäisevään kerrostumaan, mistä seurauksena suotovedet
padon ympäri saattavat olla merkittäviä. Geofysikaalisilla tutkimuksilla, kairauksilla ja maasta otettavilla näytteillä varmistetaan edullisin mahdollinen patolinja. Samalla on myös tutkittava mahdolliset
kallion injektointitarpeet kallionäytekairauksilla ja vesimenekkikokeilla. Myös pohjaveden syvyys on
tutkittava mahdollisen kuivatusojan kaivun kustannusten arvioinniksi. (Leskelä 2004, 5 - 6.)
4.1.2 Rakennekohtainen pohjatutkimus
Padon pohjan kantavuus, lujuusominaisuudet sekä vedenläpäisevyys tutkitaan rakennekohtaisessa
pohjatutkimusvaiheessa geofysikaalisilla menetelmillä, kairauksilla ja näytteenotoilla. (Leskelä 2004,
6.)
Kairauksia on syytä tehdä noin 50 m välein, ja padon helman ulkopuolelle ulottuvia poikkileikkauksia
noin 100 - 150 m välein. Näytteitä otetaan ainakin joka neljännestä kairauksesta. Jos kallionpinta on
tarpeeksi lähellä maanpintaa, kallionäytekairauksia ja vesimenekkikokeita pitäisi tehdä noin 250 m
välein. (Leskelä 2004, 6.)
14 (52)
Maastossa on tärkeää tehdä myös pohjavesihavaintoja, ja ne olisi hyvä aloittaa ainakin vuotta ennen
rakennustöiden aloittamista. Padon alle jäävistä siltti-, hiekka- ja sorakerrostumista on määritettävä
vedenläpäisevyys. (Leskelä 2004, 6.)
4.2
Materiaalitutkimukset
Rakennusmateriaaleja on ensisijaisesti etsittävä padotusalueelle jääviltä alueilta, mikäli se on vain
mahdollista. Näin rakennusmateriaalien ympäristökustannuksia ei pääse muodostumaan. Jos materiaaleja hankitaan patoalueen ulkopuolelta, ne vaativat maa-aineslain mukaisen käsittelyn. Käsittely
voi lisätä projektin kustannuksia sekä kestoa. (Leskelä 2004, 7.)
4.2.1 Tiivistysmateriaalit
Tiivistysmateriaalit ovat oleellisia materiaaleja maapadoissa. Olosuhteiden mukaan tiivistysmateriaaleina voidaan käyttää savia, silttejä, moreeneita sekä rinnemuodostumia, jotka vastaavat rakeisuudeltaan moreenia. Eri materiaaleja voidaan myös sekoittaa keskenään, mutta se on kallista, kuten
myös tiivistysosan materiaalin korvaaminen jollain keinomateriaalilla. (Leskelä 2004, 8.)
Ohjearvona tiivistysmateriaalin vedenläpäisevyydelle on k = 10-7 m/s, ja materiaalin pitäisi olla mahdollisimman homogeenistä ja eroosiokestävää. Käsittelyn kannalta materiaalin pitäisi olla tarpeeksi
kuivaa ja se ei saisi olla kovin lohkareista. Muodostumille on syytä olla hyvät ajoyhteydet, mahdollisuus kuivattaa ne ottotasoa myöten, rakennuttajan omistuksessa ja tarpeeksi lähellä maan pintaa,
ettei pintamaita tarvitse poistaa paljoa. (Leskelä 2004, 8.)
Hankesuunnitteluvaiheessa on kartoitettava tiivistysmateriaalimuodostumat maastosta, jotta voidaan
tehdä kustannusvertailuja vaihtoehtoisten materiaalien määrän ja laadun suhteen. Laatutekijöitä
ovat esimerkiksi rakeisuus, kosteus, kivisyys ja arvioitu tiivistettävyys. Kun suunnittelu etenee, on
mahdollisilta alueilta otettava näytteet laboratoriokokeita varten, joissa tutkitaan mm. luokitusominaisuudet, optimivesipitoisuus, vedenläpäisevyys sekä lujuus- ja painumaominaisuudet. Vedenläpäisevyys tulisi määrittää suotovirtauslaskelmia varten todennäköisessä sullontakosteudessa. (Leskelä 2004, 8.)
4.2.2 Moreenin rakeisuuskäyrä ja eroosioherkkyys
Suomessa maapatojen tiivistysosa on yleensä siltti- tai hiekkamoreenia. Kuvassa 5 näkyy rakeisuusvyöhyke, jolle käytettävät tiivistysmoreenit osuvat miltei aina. Kuva 6 havainnollistaa kuvan 5 rakeisuuskäyrien mukaisia maa-aineksia. Mitä lähempänä materiaalin rakeisuuskäyrä on suoraa, sitä suurempi sen sisäisen eroosion vastustuskyky on. (Leskelä 2004, 8 - 9.)
15 (52)
Kuva 5. Moreenien rakeisuusvyöhyke Suomen maaperällä (RIL 123 1979, 75)
Kuva 6. Rakeisuuskäyrän havainnollistaminen (Leskelä 2004, 9)
Rakeisuuskäyrän lisäksi on olemassa muitakin tapoja arvioida moreenin kelpoisuutta tiivistysmateriaaliksi. Esimerkiksi yksi tapa on tutkia onko moreenissa tarpeeksi 0,063 mm:n seulan läpäisevää
hienoainesta. Hienoainesta pitäisi olla vähintään 12 % 6 mm seulan läpäisseestä aineesta. Jos kohde
on vaativa, pitäisi myös selvittää onko moreenissa paljon kvartsirakeita, sillä ne tekevät moreenista
eroosioherkempää. (Leskelä 2004, 11.)
4.2.3 Suodatinmateriaalit
Suodatinmateriaalit ovat maapadoissa oleellisia tiivistysmateriaalien tavoin, varsinkin sen toimivuuden suhteen. Materiaalitutkimukset vastaavat tiivistysmateriaaleille tehtäviä tutkimuksia, eli niiden
suhteen selvitetään sullottavuus, vedenläpäisevyys, sekä luokitus- ja lujuusominaisuudet. Yleisiä
suodatinmateriaaleja ovat hiekka ja sora, mutta myös keinomateriaalien, esimerkiksi suodatinkankaan, käyttö on yleistynyt viime vuosina. Suodatinmateriaali estää tiivistysosan eroosiota ja johtaa
padon läpi suotautuvat vedet pois hallitusti. Suodatinmateriaalit eivät saa olla myöskään
eroosioherkkiä verrattuna viereisiin rakennekerroksiin, kuten karkeampaan suodattimeen tai tukipenkereeseen. (Leskelä 2004, 12.)
16 (52)
Suodatinmateriaaleille on muodostettu eri käyttötarkoituksia varten suojattavan ja suojaavan materiaalien rakeisuuksiin perustuvia kriteereitä. Kuvassa 7 kuvattuna kaksi rakeisuuskäyriin perustuvaa
kriteeriä.
Kuva 7. Suodatinkriteerit a) Terzaghin (1967) mukaan, b) Kjärnslin (1960) mukaan (RIL 123 1979,
78.)
Rakeisuuskäyrien lisäksi on kuitenkin kehitetty muitakin kriteereitä, sillä pelkkien käyrien käyttäminen materiaalivalintojen perustana on joskus johtanut epätoivottuihin tuloksiin. Muita kriteereitä
ovat lisäksi seuraavat (Leskelä 2004, 13):
-
Suodatinmateriaalin sekä suojattavan materiaalin rakeisuuskäyrien tulee olla lähelle samanmuotoisia.
-
Jos suojattavassa materiaalissa on paljon soraa tai karkeampaa lajitetta, niin suojattavan materiaalin rakeisuus määritellään 20 mm seulan läpäisevästä osasta. Suodatinmateriaalin rakeisuus
määritellään edellä mainitun rakeisuuden perusteella.
-
Suodatinmateriaalissa täytyy olla alle 5 % 0,06 mm seulan läpäisevää hienoainesta, ja hienoaines ei saa omata koheesiota.
-
Suodatinmateriaalissa täytyy olla alle 3 % orgaanista materiaalia.
-
Suodatinmateriaalin vedenläpäisevyyden täytyy olla 10 - 100 kertainen verrattuna suojattavan
materiaalin vedenläpäisevyyteen.
-
Jos suojataan moreenia joka sisältää hienoainesta yli 30 %, tulee suodatinmateriaalin D15 olla
alle 0,7 mm.
4.2.4 Tukipengermateriaalit
Jos padon suodatin-, tiivistys-, kuivatus- ja verhoilurakenteet on suunniteltu asianmukaisesti, tukipengermateriaalit eivät ole padon toiminnan kannalta tärkeitä. Tukipenkereeseen kuitenkin kannattaa etsiä lujaa ja hyvin vettä läpäisevää materiaalia, ja mikäli louhetta on saatavilla niin yleensä sitä
on myös syytä käyttää. Tukipenkereen materiaalivaatimuksia ovat alhainen hinta, helppo käsittely,
suuri vedenläpäisevyys ja hyvä lujuus. Louheen lisäksi tukipengermateriaaleina on käytetty myös
hiekkaa, soraa ja moreenia, jossa ei ole paljoa hienoainesta. (Leskelä 2004, 15.)
17 (52)
5
TUTKIMUSMENETELMÄT
5.1
Koekuopat
Koekuopat ovat luotettava tutkimuskeino, kun tutkitaan lähellä maanpintaa olevia kerroksia. Koekuopista selviää mm. eri maakerrokset ja niiden maalajit, maaperän epäpuhtaudet, maan tiiveys, kivisyys ja lohkareisuus, maan kaivuominaisuudet, kuopan seinämien vakavuus sekä pohjaveden pinnankorkeus. Kuopista voidaan ottaa myös näytteitä laboratoriotutkimuksiin. (Vepsäläinen 2004, 4.)
Koekuopista tehdään yleensä maan lujuusominaisuudet huomioiden 1,5 - 4 m syviä. Yli 1,5 m syvissä kuopissa on hyvä kiinnittää huomiota työturvallisuuteen sortumavaaran takia. Valmis koekuoppa
valokuvataan ja lisäksi tehdään koekuoppapöytäkirja. (Vepsäläinen 2004, 4 - 5.)
5.2
Painokairaus
Suomessa painokairaus on suosituin pohjatutkimusmenetelmä. Painokairaukset tehtiin aluksi käsin,
mutta nykyään käytetään monitoimikairoja, joissa on vaunualusta. Menetelmä on kuitenkin sama.
Painokairauksen tulokset merkitään ylös pöytäkirjaan, josta sitten piirretään kairausdiagrammi. Diagrammissa vasemmalla puolella näkyy vapaasti painunut osuus, ja oikealla kiertämällä tai lyömällä
painuneet osuudet. Vapaasti painuneella osuudella käytetään joko skaalaa 1:100 tai 1:200, kiertämällä tai lyömällä taas skaala on puolikierrosten lukumäärä / 0,2 m. Kairausdiagrammista näkyvät
myös maalajit. (Vepsäläinen 2004, 5.)
Painokairauksella selviää eri kairausvastustukselliset maakerrosten rajat sekä kerrospaksuudet. Maalajeista voidaan tehdä päätelmiä myös tunto- ja äänihavaintojen pohjalta. Parhaimmillaan painokairaus on hienorakeisissa maalajeissa. Tiiviiseen moreeniin painokaira ei tunkeudu, mutta löyhästä
moreenista ja kitkamaalajeista selviävät kerrosten tiiveys. (Vepsäläinen 2004, 6.)
Muita kairaustyyppejä ovat esimerkiksi tärykairaus, heijarikairaus, puristinkairaus, CPTU-kairaus, puristin-heijarikairaus, siipikairaus ja porakonekairaus. Eri kairaukset sopivat erilaisiin käyttötarkoituksiin, jotka on listattu taulukossa 1. (Vepsäläinen 2004, 6 - 13.)
18 (52)
Taulukko 1. Kairausmenetelmien käyttötarkoituksia (TPO-83, 51)
5.3
Näytteenotto
Kairauksen yhteydessä näytteitä kerätään tarkempiin tutkimuksiin laboratorioon, jossa selvitetään
maan ominaisuuksia. Maaperästä voidaan ottaa joko häiriintymättömiä tai häiriintyneitä näytteitä.
Häiriintymättömistä näytteistä on mahdollista määrittää esimerkiksi muodonmuutos-, indeksi-, lujuus-, routivuus- ja vedenläpäisevyysominaisuudet. Häiriintyneistä näytteistä taas voidaan tutkia rakeisuus, maalajiluokitus ja vesipitoisuus. Taulukossa 2 ovat erinäiset näytteenottotavat sekä niiden
soveltuvuus maalajikohtaisesti.
Taulukko 2. Näytteenottotapoja sekä niiden soveltuvuus eri maalajeille (TPO-83, 58)
19 (52)
5.4
Kallionäytekairaukset ja vesimenekkikokeet
Kallionäytekairaus on tutkimusmenetelmä, jolla otetaan jatkuvatoimisesti näytettä kalliosta. Pyöritettävän putkiston päässä oleva timanttiterä leikkaa kalliosta sylinterinmuotoista näytettä. Näytteen
halkaisija vaihtelee välillä 36 - 88 mm, mutta tavallisesti se on 42 mm. Kallionäytekairausta nimitetään myös sydännäytekairaukseksi tai timanttikairaukseksi. (Ravaska 2004, 10.) Kuvassa 8 näkyy
kallionäytekairauskalusto, ja kuvassa 9 lopputuote eli kairasydämet.
Kuva 8. Kallionäytekairauskalustoa (Heino 2013-08-01.)
Kuva 9. Kairasydämiä (Heino 2013-08-01.)
20 (52)
Vesimenekkikokeilla tutkitaan kallion rakoilua ja vesitiiviyttä. Kairattu reikä tukitaan kumitulpilla, jonka jälkeen reikään pumpataan paineella vettä. (Ravaska 2004, 10.) Kuvassa 10 on periaatteellinen
kuva vesimenekkikokeesta.
Kuva 10. Kaksitulppainen vesimenekkikoe (Ravaska 2004, 10)
Vesimenekkikokeen tulokset esitetään Lugeon-yksikössä. Lugeonin määrä lasketaan kaavalla 1
( )
jossa vm on vesimenekki eli lugeon, Q on vesimäärä, t on mittausaika, L on kairausreiän mittausvälin pituus ja P on kokeessa käytetty paine. (Ravaska 2004, 11.)
Kairatun alueen kallion vedenläpäisevyyksiä on mahdollista arvioida kaavalla 2
( )
jossa k on vedenläpäisevyys, q on virtaama, L on kairausreiän mittausvälin pituus, h on painekorkeus ja r on kairareiän säde. (Ravaska 2004, 11.)
21 (52)
6
RAKENTEIDEN LAADUNVALVONTAMENETELMÄT
Rakenteiden laadunvalvonnalla varmistetaan, että pato tulee rakennetuksi suunniteltujen rajaarvojen puitteissa ja että pato toimii suunnitellusti. Rakenteiden laadunvalvontamenetelmiä ovat
muun muassa maastossa suoritettavat Troxler-mittaukset, GPS-mittaukset ja laserkeilaukset mittausaineiston käsittelyineen ja laboratoriossa suoritettavat sullonta-, seulonta- ja areometrikokeet.
6.1
Seulonta ja areometrikoe
Seulonta ja areometrikoe ovat tarpeellisia kun tutkitaan maa-aineita, joissa on karkeiden rakeiden
joukossa myös paljon hienoainesta. Esimerkiksi useimmat moreenit sisältävät paljon hienoainesta.
Pienillä rakeilla on taipumus tarttua sekä toisiinsa että suuriin rakeisiin niin tiukasti, ettei kuivaseulonnalla saada luotettavia tuloksia. Paljon hienoainesta sisältävät maa-ainekset myös menevät
hitaasti hienoimmista seuloista läpi. Yksi syy täsmälliseen tutkimukseen on routivuus, sillä muutaman prosentin heitto rakeisuuksissa voi ratkaista onko maa-aines routivaa vai routimatonta. Myös
leikkauslujuuden muodostumistapaan sekä vedenläpäisevyyden määrittämiseen tarvitaan tietoa pienikokoisista rakeista. (Jääskeläinen 2011, 29.)
Kuivaseulonnan seulasarjassa on 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1, 0,5, 0,25, 0,125 ja 0,063 mm seulat. Koska
maalajien nimeämisessä ei huomioida yli 64 mm rakeita, ei sen suurempia seuloja tarvita. Jos yli 64
mm ainesta on merkittäviä määriä, maalajia voidaan kuvata kiviseksi tai lohkareiseksi. Pienin seula
0,063 mm, koska käytännön syyt valmistuksessa tulevat vastaan, seulonta on pienikokoisilla rakeilla
työlästä ja hienot rakeet eivät ole enää kovin vakioläpimittaisia vaan levymäisiä tai neulamaisia.
(Jääskeläinen 2011, 16 - 17.)
Kuivaseulonnassa näyte punnitaan märkänä, kuivataan uunissa 105 asteen lämmöllä, ja punnitaan
uudestaan kuivana. Punnitusten perusteella voidaan laskea näytteen luonnollinen vesipitoisuus kaavalla 3
( )
jossa w% on vesipitoisuus, Gw on näytteen paino kosteana ja Gs on näytteen paino kuivana.
(Jääskeläinen 2011, 16.)
Tämän jälkeen kuivattu kiviaines ajetaan täryseulan lävitse, seuloille jääneet ainekset punnitaan ja
lasketaan seuloille jääneiden aineiden osuudet prosentteina koko näytteestä. Rakeisuuskäyrä piirretään näiden tulosten perusteella. (Jääskeläinen 2011, 16.)
Pesuseulonnassa pestään rakeet 0,063 mm seulan läpi vedellä, ja seulaan jääneelle ainekselle tehdään kuivaseulonta. Seulan läpäisseelle ainekselle tehdään sitten areometrikoe. Lopuksi lasketaan
koko aineen rakeisuuskäyrä. (Jääskeläinen 2011, 29.) Kuvassa 11 on rakeisuuskäyrä kuivaseulonnasta ennen areometrikokeen tuloksia.
22 (52)
Kuva 11. Moreenin rakeisuuskäyriä ilman areometrin tuloksia (Litmanen, 2013)
Areometrikoe perustana on Stokesin laki, jonka mukaan tietyn tiheyden omaavan pallon vajoamisnopeus nesteessä riippuu pallon aineen tiheydestä, nesteen tiheydestä ja viskositeetistä sekä pallon
halkaisijan neliöstä. (Jääskeläinen 2011, 30.) Kaavassa 4 Stokesin laki:
(
)
( )
jossa v on pallon nopeus, g on putoamiskiihtyvyys, ρs on pallon aineen tiheys, ρw on nesteen tiheys,
d on pallon halkaisija ja µ on nesteen viskositeetti.
Koe tehdään moreeneilla yleensä 100 g näytteellä. Kokeessa käytetään peptisaattoriliuosta (50 ml),
ja tislattua vettä niin, että seoksen kokonaismäärä moreenit ja nesteet mukaan lukien on noin 1000
ml. Välineistönä on yli 1000 ml:n mitta-astia, areometri joka koostuu laajentumaosasta, sukkulasta
ja mittaputkesta sekä lämpömittari. (Jääskeläinen 2011, 31 - 32.)
Kokeessa sekoituksen jälkeen areometri asetetaan astiaan. Karkeammat rakeet vajoavat nesteessä
nopeammin kuin hienot, ja nesteen tiheyden vaihdellessa areometrin syvyys vaihtuu nopeasti ja
näyttää näin tiheyserot. Areometrin painopisteen ja pinnan välinen erotus kuvaa tulkittavan raekoon
laskeutunutta matkaa. Yleensä areometrin lukema otetaan ylös 1 min, 6 min, 1 h, 5 h, 1 vrk ja 4vrk
välein. Samalla mitataan myös nesteen tiheys ja lämpötila, jolloin voidaan laskea raekoot ja läpäisyprosentit. Laskemisen sijaan on kuitenkin helpompaa käyttää valmiita nomogrammeja. (Jääskeläinen 2011, 32.)
Seulonnan sekä areometrin tulokset yhdistetään, jotta saadaan yhtenäinen rakeisuuskäyrä. Koska
myös areometrikokeen käyrä alkaa 100 prosentista, täytyy sitä muokata niin että se alkaa siitä mihin
pesuseulonnan käyrä päättyy. Yhtenäistä käyrää varten areometrin tulos 0,063 mm kohdalla on kerrottava sellaisella luvulla, että tulos muuttuu vastaamaan seulonnan lukua kohdalla 0,063 mm. Areometrin muut tulokset kerrotaan samalla kertoimella. (Jääskeläinen 2011, 34.) Kuva 12 havainnollistaa käyrien yhdistämistä. Kuvassa on käytössä vielä vanhan seulastandardin mukainen 0,074 mm
seula.
23 (52)
Kuva 12. Areometrikäyrä korjataan kertomalla sen läpäisyprosentit luvulla b/a (Jääskeläinen 2011,
34.)
6.2
Parannettu Proctor-koe
Proctor-kokeen ideana oli tutkia laboratoriossa maanäytteen maksimikuivatilavuuspaino sekä optimivesipitoisuus. Työkoneiden kehittyessä työmailla kuitenkin alettiin tavoittaa parempia tiiviysasteita
kuin laboratoriossa, minkä takia koetta kehitettiin antamaan vastaavampia tuloksia paremmille työkoneille. Kehitystyön tuloksena on parannettu Proctor-koe. ( Jääskeläinen 2011, 54.)
Koe suoritetaan sangollisella maanäytettä, josta on seulottu yli 16 mm rakeet. Näyte jaetaan 3 kg
osiin, jotka kostutetaan eri kosteuksiin. Tavoitteena on, että optimivesipitoisuus jäisi kostutettujen
näytteiden vesipitoisuuksien väliin. (Jääskeläinen 2011, 54.)
Näytteet tiivistetään yksi kerrallaan viidessä kerroksessa koesylinterissä pudotusvasaralla. Pudotuksia tehdään 25 kerrosta kohden, vasara painaa 4,54 kg ja pudotuskorkeutena on 45,7 cm. Vasara on
ohjuritangossa kiinni, ja sitä pudotetaan 50 mm halkaisijaltaan, näytteen pinnalla olevaan aluskappaleeseen. Kappaleen paikkaa vaihdetaan pudotuksien välillä, jotta saadaan tasainen tiivistys aikaiseksi. (Jääskeläinen 2011, 54.)
Viidennen kerroksen jälkeen näytteen pinnan pitäisi olla hieman yli koesylinterin yläreunasta. Tämän
jälkeen sylinteristä irrotetaan kaulusrengas, ja koesylinterin yli menevä osuus poistetaan teräsviivoittimella. Näyte punnitaan, jonka jälkeen siitä otetaan osa kuivatettavaksi, jotta tarkka vesipitoisuus
voidaan määrittää. (Jääskeläinen 2011, 54.) Sylinteriin jäävän osan tilavuuspaino saadaan kaavalla 5
( )
jossa γ on näytteen tilavuuspaino, G on näytteeseen kohdistuva painovoima ja V on näytteen tilavuus.
24 (52)
Kuivatilavuuspaino saadaan kaavalla 6
( )
jossa γd on kuivatilavuuspaino.
Koe toistetaan kaikille näytteille, jonka jälkeen tuloksista piirretään diagrammi, jonka pystyakselilla
on kuivatilavuuspaino ja vaaka-akselilla vesipitoisuus. Kuvassa 13 näkyy esimerkki parannetun Proctor-kokeen tuloksesta. Kuvassa näkyvän kaaren lakipiste näyttää sekä optimivesipitoisuuden sekä
maksimikuivatilavuuspainon. Kyllästyneen aineen rajakäyrä näkyy oikealla, ja siitä näkee teoreettisen maksimin kuivatilavuuspainolle tietyllä vesipitoisuudella. (Jääskeläinen 2011, 55.)
Kuva 13. Esimerkki parannetun Proctor-kokeen tuloksesta (Jääskeläinen 2011, 55)
Kokeen tuloksesta on nähtävissä vesipitoisuuden vaikutus tiiviyteen. Varsinkin moreenien vesipitoisuusalue on pienehkö, jos halutaan saavuttaa tiiviysvaatimukset. (Jääskeläinen 2011, 55.)
6.3
Tiiviysmittaukset Troxler-laitteella
Troxler-mittaukset pohjautuvat gammasäteilyyn. Käynnissä ollessaan maahan upotetun sauvan
päästä lähtee gammasäteilyä laitteen pohjassa olevaan vastaanottimeen. Tilavuuspainon ja vesipitoisuuden laite laskee maa-aineksen absorboimasta säteilyn määrästä. Kuvassa 14 näkyy laitteen
toimintaperiaate. (Jääskeläinen 2011, 62.)
Kuva 14. Troxler-laitteen toimintaperiaate (Jääskeläinen 2011, 62)
25 (52)
Työmaata valvottaessa käytetään kuitenkin yleensä tiiviysastetta tilavuuspainon sijaan. Tiiviysaste
on yksinkertaisempi käyttää, koska se vertaa vain rakenteen kuivatilavuuspainoa parannetulla Proctor-kokeella mitattuun maksimikuivatilavuuspainoon. Työmaalle laadittavassa työselityksessä esitetään rakenteelle tiiviysastevaatimus. Kun maa-aineksen maksimikuivatilavuuspaino selvitetään, voidaan työmaalle laskea jo etukäteen vaadittu saavutettava kuivatilavuuspaino. (Jääskeläinen 2011,
53.)
Kun tiedetään rakenteen vallitseva tilavuuspaino sekä parannetusta Proctor-kokeesta saatu mitattavan kohteen maksimikuivatilavuuspaino, voidaan tiiviysaste laskea kaavalla 7
( )
jossa tiiviysaste on vertailuprosentti rakenteen kuivatilavuuspainon ja parannetusta Proctor-kokeesta
saadun maksimikuivatilavuuspainon välillä, γdL on rakenteen mitattu kuivatilavuuspaino ja γdmax on
parannetulla Proctor-kokeella mitattu maksimikuivatilavuuspaino.
(Jääskeläinen 2011, 53.)
Troxler laitetaan tasaiselle tai tasatulle maapohjalle, jonka jälkeen laitteessa oleva sauva työnnetään
maahan noin 10 - 30 cm syvyyteen. Koska Troxler-laitteella ei päästä kovin syvälle, on paksumpia
penkereitä rakennettaessa mittaukset suoritettava jokaisella kerroksella. Laite on nopea käyttää,
mutta kivisessä maassa sillä ei pystytä tekemään kokeita. Troxlerin säteilevän luonteen takia käyttäjänä on oltava asianmukaisen koulutuksen saanut henkilö, joka vastaa myös laitteen säilytyksestä.
(Jääskeläinen 2011, 62 - 63.)
26 (52)
7
MUSTIN PADON SIJAINTI JA YLEINEN KUVAUS
Mustin rikastushiekka-altaan pato sijaitsee Siilinjärvellä Yaran kaivosalueen pohjoispäässä. Kuvassa
15 on patoalueen ja patotyömaan sijainti kartalla.
Kuva 15. Patotyömaan sijainti kartalla (Ruotsalainen 2013)
Padolla on tällä hetkellä pituutta vesiallas mukaan lukien noin 15 km, ja penkereen korkeus on keskimäärin noin 15 m. Rakenteet ovat suurimmaksi osaksi vyöhykepatoa, mutta pohjoinen osa on 4
km pituudelta moreenista tehtyä homogeenistä maapatoa. Mustin patoa on aloitettu rakentamaan
80-luvun puolessa välissä. Patoa on vuosikymmenten saatossa rakennettu lisää ja korotettu aina
tarpeen vaatiessa. Suuremman luokan laajennuksia on ollut puolenkymmentä, viimeisempänä vesialtaan rakentaminen vyöhykepatona vuosina 2007 - 2008. Ennen Mustin patoa käytössä oli Raasion
patoallas, joka on rakennettu noin vuonna 1979. Nykyisin Raasion allas toimii kiertovesialtaana.
Tämän hetkinen harjan korkeus on tasolla 142 m merenpinnasta mitattuna. Patoa korotetaan paaluväliltä 3600 - 5040 korkoon 143 m, ja paalulta 5040 paalulle 7400 korotus tehdään asteittain korkoon 157 m asti. Taulukkoon 1 on koottu tarkemmat tiedot korotuksista paaluväleittäin. Liitteessä 1
27 (52)
on pituusleikkaus suunnitellusta padonharjan korkeudesta sekä arvioidusta padon pohjan korkeudesta.
Taulukko 3. Padon harjan korko merenpinnasta paaluittain (Ruotsalainen, 2013)
Paaluväli
Korko
3600 - 5040
143 m
5040 - 5820
143..152 m
5820 - 6820
152 m
6820 - 7220
152..157 m
7220 - 7400
157 m
Kaltevuus
1,11 %
1,26 %
Syynä erikoiseen kaltevan harjan ratkaisuun on rikastushiekan läjittyminen 1..2 % läjityskulmaan.
Mitä lähempänä patopenger on nykyistä rikastushiekan purkupaikkaa, sitä korkeammaksi se tehdään. Patopenkereen korkeus on optimoitu tuottamaan mahdollisimman paljon läjitystilaa kustannuksiin nähden.
Projektin kestoksi on arvioitu noin kolme vuotta. Padon korotus ja osittainen uuden penkereen rakentaminen ulottuu paalulta 3600 paalulle 7400, mutta kesällä 2013 patotyömaa keskittyi rakennustöiden osalta lähinnä paaluvälille 3600 - 6000.
28 (52)
8
MUSTIN PADON RAKENNUSVAIHEET JA TYÖNAIKAINEN LAADUNVALVONTA
Mustin padon rakennusvaiheiden ja työnaikaisessa laadunvalvonnassa käytettiin apuna GPSmittalaitteistoa sekä laserkeilainta. Patopohja, padon rakenteet sekä erinäiset näytteidenottopaikat
mitattiin ja kartoitettiin vähintään työohjeen vaatimalla tarkkuudella (keskimääräinen pisteväli noin
10 m), suurimmaksi osaksi kuitenkin huomattavasti tarkemmin sillä laserkeilain mittaa pisteitä noin
10 cm välein. Kuvassa 16 on havainnollistettu käsittelemätöntä keilausaineistoa. Näytteiden tutkimuksen teki Pöyry Oy, ja padon suunnitelmat on laatinut Ramboll Oy. Työmaan kalustona oli neljä
dumpperia, kahdeksan louheautoa, kaksi puskukonetta, neljä kaivinkonetta, valssijyrä ja pyöräkuormaaja.
Kuva 16. Käsittelemätöntä keilausaineistoa (Ruotsalainen 2013)
8.1
Alustavat työt, patopohjan raivaustyöt ja massanvaihdot
Ennen rakennustöiden aloittamista patoalueelle tehtiin pohjatutkimuksia, joiden perusteella laadittiin
lopulliset suunnitelmat työpadolle, padon korotukselle sekä uuden patopenkereen rakentamiselle.
Näiden perusteella taas laadittiin työohje, aikataulutus sekä kartoitettiin mahdollisia ongelmia ja
kuinka varautua niihin. Tutkimukset tehtiin talvella 2013. Pohjatutkimusohjelma sisälsi painokairauksia sekä koekuoppia, joiden perusteella selvitettiin muun muassa pohjamaan rakeisuuksia ja vedenläpäisevyyksiä. Kairauksia ja kuoppia tehtiin yhteensä noin 115 kappaletta noin neljän kilometrin
osuudelle. Pohjatutkimukset suoritti Pöyry Oy.
Pohjan raivaustyöt aloitettiin keväällä 2013 paaluväliltä 3900 - 4600, ja raivaus ulotettiin välille
3600-6200 kesän aikana. Tätä ennen maastoon oli merkattu raivauksen rajat noin 10 m päähän
suunnitellun padon luiskasta. Paaluvälille 4000 - 4600 tehdään kokonaan uutta patopengertä. Kuvissa 17 ja 19 näkyy maasto ennen raivausta ja kuvissa 18 ja 20 jälkeen raivauksen. Raivaustöitä oli
syksyyn mennessä tehty yhteensä noin 145 000 m3itd edestä.
29 (52)
Kuva 17. Maasto ennen raivaustöitä paalulta 4600 etelään päin (Ruotsalainen 2013-05-14)
Kuva 18. Maasto 25 päivän jälkeen raivauksen aloittamisesta (Ruotsalainen 2013-06-10)
30 (52)
Kuva 19. Maastoa ennen raivausta paalulta 3900 pohjoiseen päin kuvattuna (Ruotsalainen 2013-0529.)
Kuva 20. Raivattua maastoa (Ruotsalainen 2013-06-25)
31 (52)
Raivaus ulotettiin patopohjan kohdalta kantavaan maahan asti, eli käytännössä moreeniin tai kallioon. Raivatulta patopohjalta otettiin noin 50 m välein tai maalajin vaihtuessa näytteet Pöyrylle laboratoriotutkimuksiin, jossa selvitettiin rakeisuus ja maalajiluokitus sekä tarvittaessa vedenläpäisevyys.
Kallioisilta kohdilta näytteitä ei kuitenkaan tarvinnut ottaa. Rakeisuus tutkittiin pesuseulonnalla ja
areometrillä, vedenläpäisevyys taas kiinteäseinäisellä tai joustavaseinäisellä sellillä. Kuvassa 21 raivatun patopohjan kartoitus kokonaisuudessaan.
Kuva 21. Patopohjan toteutunut raivaus kuvattuna ruskealla pintamallilla (Ruotsalainen 2013.)
Yhteensä raivatulta patopohjalta otettiin 52 näytettä. Jos pohjamaa ei täyttänyt patomoreenin rakeisuuskriteereitä, tutkittiin vedenläpäisevyys, jonka tuli olla alle k = 10-7 m/s. Paaluilla 3850, 4200,
4440 ja 5800 - 5900 jouduttiin tekemään suuria massanvaihtotöitä, sillä niillä kohdin kantamattomat tai huonosti vettä pidättävät maakerrokset ulottuivat ennustettua syvemmälle. Massanvaihdossa
kantamattomat sekä vettä huonosti pidättävät maakerrokset korvattiin moreenilla. Kuvaan 22 on
merkitty patopohjasta otettujen näytteiden ja massanvaihtokohtien sijainti paalulta 4800 etelään, ja
kuvaan 23 paalulta 4800 pohjoiseen ja itään päin.
32 (52)
Kuva 22. Näytteet on merkattu karttaan sinisellä neliöllä, ja massanvaihtokohdat keltaisella viivalla
(Ruotsalainen 2013.)
Kuva 23. Merkinnät samanlaiset kuin kuvassa 22. Uusintanäytteet näkyvät kartassa päällekkäin
(Ruotsalainen 2013.)
33 (52)
Patopohjan avokalliokohdat täytyi työohjeen mukaan moreenisen tiivistyssydämen alalta puhdistaa
niin, ettei niiden päälle jäänyt yli 50 mm suurempia rakeita. Aluksi kalliot puhdistettiin karkeasti kaivinkoneella, ja sen jälkeen vesipesulla. Jäljelle jääneet isommat kappaleet siivottiin pois käsin. Puhdistuksen jälkeen kalliot ”slammattiin”, eli betonoitiin, pinnasta noin 10 cm paksuudelta. Kyseisiä
menetelmiä oli tarpeen käyttää lähinnä rikkinäiseen ja avoimia rakoja sisältävään kallioon, joita suurimmassa osassa esiin kaivetuista kallioista ei kuitenkaan ollut. Enimmäkseen kallioiden pinnat puhdistettiin vain karkeasti kaivinkoneella. Jos kallion päällä oli kantavaa moreenia, kalliota ei kaivettu
esiin koska jääkauden aikaiset jäiden vetäytymiset ovat tiivistäneet moreenit tiukasti kallioita vasten.
Kuvassa 24 näkyy huolellisesti puhdistettu kallio, ja kuvassa 25 betonoitua kalliota. Kuvaan 27 on
merkitty patopohjan karkeasti kaivinkoneella puhdistetut kallio-osuudet kokonaisuudessaan, sekä
kolme huolellisesti puhdistettua ja slammattua kallio-osuutta.
Kuva 24. Puhdistettua kallion pintaa (Ruotsalainen 2013-7-4)
Kuva 25. Kuvan 24 kalliot betonoitavina (Ruotsalainen 2013-7-5)
34 (52)
Kuva 26. Vihreällä värillä näkyvät mitatut kallion pinnat, ja sinisellä betonoidut alueet (Ruotsalainen
2013.)
35 (52)
8.2
Moreenirakenteet
Mustin padolla käytettiin moreenia vyöhykepadon osalta tiivistyssydämen tekemiseen ja päärakennusaineena homogeenisessa maapadossa. Moreenia ajettiin kesällä 2013 paaluvälille 3600-6000
noin 270 000 m3itd. Harjakorkeuteen rakennettiin paaluväli 4500 - 4600. Moreenien ottopaikat sijaitsevat kaivosalueella, pääosin muutaman kilometrin säteellä patotyömaasta.
Ottopaikoilta on otettu useita maanäytteitä lapiolla koekuopista, joille tehtiin rakeisuus- ja maalajimääritykset, vedenläpäisevyyskoe sekä parannettu Proctor-koe. Koekuoppanäytteitä otettiin yhteensä 48 kappaleitta. Kuva 27 havainnollistaa näytteenottotapaa sekä tavanomaisen koekuopan kokoa.
Kuva 27. Pöyryn asiantuntija näytteenotossa (Ruotsalainen 2013-10-7)
Rakeisuuden, maalajin ja vedenläpäisevyyden tiedoilla todettiin moreenin soveltuvuus rakenteeseen,
ja parannetulla Proctor-kokeella selvitettiin moreenin maksimikuivatilavuuspaino, jotta moreenin tiiveysaste voitaisiin selvittää valmiista rakenteesta. Työohjeen vaatimuksina olivat vähintään yksi rakeisuustutkimus 10 000 m3ktr kohti, ja yksi vedenläpäisevyystutkimus ja parannettu Proctor-koe
50 000 m3ktr kohti. Edellä mainittuja tutkimuksia kuitenkin tehtiin enemmän kuin mitä minimivaatimus oli.
Moreenit pyrittiin ensisijaisesti ottamaan sekä Särkijärven louhoksen että Saarisen louhoksen laajentamisalueilta. Työmaan lähistölle on ajettu myös varastoon moreenia louhoksien maanpoistoista, ja
alun perin suurin osa moreeneista oli tarkoitus ottaa käyttöön kyseisestä läjityksestä. Moreeni varastoläjityksellä kuitenkin osoittautui märäksi ja osittain jäätyneeksi talven jäljiltä (jäätynyttä moreenia
oli vielä heinäkuussa), minkä takia valtaosa moreeneista ajettiin muilta ottopaikoilta. Kuvassa 28 ja
29 näkyvät moreenien ottopaikat kesältä 2013. Kuvassa 30 ovat Saarisen louhoksen läheisyydessä
olevat koekuopat sekä suunniteltu moreenin ottopaikka kesälle 2014.
36 (52)
Kuva 28. Ilomäen ja patotyömaan lähialueiden koekuopat (Ruotsalainen 2013)
Kuva 29. Koekuopat niin sanotulla ukkokuusella eli moreenivarastolla (Ruotsalainen 2013)
37 (52)
Kuva 30. Saarisen louhoksen viereiset koekuopat. Punaisella on rajattu koekuopat kesän 2014 suunnitellulta ottopaikalta (Ruotsalainen 2013.)
Kuvassa 31 on toinen suunniteltu alue kesän 2014 ottopaikaksi. Alueelle on tehty karkea kartoitus ja
arvioitu moreenien syvyyksiä silmämääräisesti, mutta koekuoppia ei ole vielä tehty.
Kuva 31. Jaakonmäen suunniteltu moreenialue kartalla (Ruotsalainen 2013)
38 (52)
Moreeneille on työohjeessa annettu seuraavat vaatimukset:
-
Moreenin rakeisuuden tulee olla sellainen, että siinä on 0,063 mm:n seulan läpäiseviä lajitteita
vähintään 15 % siitä aineosasta, joka läpäisee 5,6 mm seulan.
-
Moreenin vedenläpäisevyyskerroin ei saa olla suurempi kuin 10-7 m/s eikä mielellään pienempi
kuin 10-8 m/s.
Moreeneista eroteltiin ottopaikalla pintamaat, ylisuuret kivet ja muut maa-ainekset, jotka eivät täytä
työohjeen vaatimuksia. Lisäksi moreenin vesipitoisuus piti olla sopiva että sen pystyi tiivistämään.
Moreenin otto, kuljetus ja varastointi täytyi järjestää niin ettei moreeni päässyt kastumaan, liettymään tai lajittumaan.
Moreenirakenteet pyrittiin rakentamaan pääosin työohjeen mukaisesti noin reilun metrin kerroksissa
mahdollisimman pitkänä ”mattona”. Käytännössä tämä ei kuitenkaan ollut aina mahdollista, sillä
avokallioiden puhdistukset, betonointi sekä massanvaihtokohdat hidastivat työmaan etenemistä tietyiltä osin. Näille kohdin ei voitu ajaa moreenia ollenkaan ennen kuin kyseiset työvaiheet oli tehty
kokonaisuudessaan. Moreenit tiivistettiin yleensä lopuksi 14 t valssivetoisella täryjyrällä, mutta muullakin ajokalustolla, kuten 40 t painoisella puskukoneella ja 160 t louheautoilla, oli toden näköisesti
oma tiivistävä vaikutuksensa. Osasta rakenteita mitattiin Troxlerilla tilavuuspainoja, joiden tiiviysaste
oli yli 100% verrattuna parannetuista Proctor-kokeista saatuihin sullontatuloksiin.
Penkereet luiskattiin, kun moreenia oli saatu rakennettua tarpeeksi sen verran monta kerrosta päällekkäin että luiskaus olisi mielekästä tehdä, eli noin 4 - 5 kerroksen välein. Luiskauksen jälkeen luiskat tiivistettiin kaivinkoneeseen kiinnitettävällä tärylevyllä.
Moreenirakenteiden laadunvalvonta tehtiin GPS-mittalaitteistolla, jolla tarkistettiin rakennekerrosten
paksuus ja luiskien oikea kaltevuus ja sijainti. Työohjeessa esitetään moreenirakenteille seuraavia
vaatimuksia:
-
Luiskan kaltevuus saa olla poikkeava tiivistyssydämen kohdalta enintään ± 1:0,1.
-
rakenteen paksuus saa poiketa -200…+500 mm suunnitellusta.
-
harjankorkeus saa poiketa 0…+200 mm suunnitellusta.
Eniten korjattavaa tuli juuri luiskien kaltevuudessa ja paksuudessa, sillä työmaalla ei ollut nykyaikaisilla GPS-järjestelmillä varustettua kaivinkonetta, jolla luiskan olisi voinut tehdä maastomallin avulla
kerralla laatuvaatimukset täyttäväksi. Luiskien kaltevuus merkattiin luiskamerkeillä noin 20 m välein,
jonka jälkeen luiskauksen onnistuminen oli työkoneen kuljettajan vastuulla.
Moreenin tiiviysastetta tarkkailtiin Troxler-laitteella. Troxler-mittauksia täytyi suorittaa työohjeen
mukaan vähintään yksi 1 000 m2 kohden, mutta mittauksia tehtiin huomattavasti enemmän, yhteensä noin 330 kappaletta.
Työohjeessa on myös maininta että vesivolymetrillä täytyisi tehdä varmistus- ja kalibrointimittauksia
yksi kymmentä troxler-mittausta kohden, koska Troxler-laite ei välttämättä anna oikeaa tulosta kivi-
39 (52)
sessä moreenissa. Vesivolymetrin sijaan käytettiin hiekkavolymetriä, jolla tehtiin yhteensä kolme
mittausta. Volymetrimittauksen tulokset olivat yhdenmukaisia Troxler-mittausten kanssa. Volymetrimittausten määrästä tingittiin, koska Troxler-mittauksia tehtiin huomattavasti vaadittua enemmän.
Minimivaatimuksena tiiviysasteelle oli 92 %, johon päästiin lähes aina. Keskimääräinen tiiviysaste oli
noin 96 %. Poikkeuksena osa ajetuista moreeneista oli sen verran märkiä, että niiden täytyi antaa
kuivua pari vuorokautta ennen uusintamittausta.
8.3
Tukipengerrakenteet ja luiskaverhous
Paaluvälille 4000 - 4600 rakennettiin tukipengertä ja luiskaverhousta noin 15 000 m3itd edestä. Kuvassa 161 on tyypillinen poikkileikkaus tukipenkereestä, luiskaverhoilusta ja niiden viereisistä rakenteista. Tukipenkereen materiaalit ajettiin Saarisen louhoksesta malmin louhinnan yhteydessä louhitusta sivukivestä. Louhe on rakeisuudeltaan sekarakeista. Tukipenkereelle on työohjeessa asetettu
seuraavat vaatimukset:
-
Tukipenkereen harjan korkeus saa poiketa suunnitelmista -100…+200 mm.
-
Harjan leveys on oltava -200…+500 mm etäisyydellä suunnitellusta etäisyydestä.
-
Märän puolen luiskan keskimääräinen kaltevuus saa poiketa suunnitellusta kaltevuudesta
±1:0,1.
-
Kuivan puolen luiskan keskimääräinen kaltevuus ei saa alittaa suunniteltua kaltevuutta.
Tukipenger rakennettiin 2 m paksuina kerroksina, jotta rakenteessa ei tapahtuisi lajittumista ja kuljetuskaluston tiivistämisvaikutuksesta saataisiin kaikki hyöty irti. Kuvassa 32 kuva osittain rakennetusta tukipenkereestä.
Kuva 32. Tukipenkereeseen on ajettu louhetta vaakasuodattimen päälle (Ruotsalainen 2013-08-24.)
40 (52)
Louheverhouksen maksimiraekooksi on työohjeessa määritelty joko 300 mm tai 2/3 louheverhouksen paksuudesta. Louheverhouksen paksuudeksi on määritelty minimissään 800 mm märälle puolelle
ja 500 mm kuivalle puolelle. Näin ollen louheverhoukseenkin on voitu ajaa karkearakeisempaakin
louhetta kuin 300 mm, kunhan on huolehdittu että verhouksen paksuus on riittävän suuri. Kuvassa
33 on tavanomaista louheverhousta Mustin padolta.
Kuva 33. Kuvassa näkyy moreenista tiivistyssydäntä sekä louheverhousta (Ruotsalainen 2013-0911.)
Louheverhous rakennettiin suurimmaksi osaksi kippaamalla louhekuorma padon päälle, jonka jälkeen vastaanottokoneena toiminut kaivinkone siirsi louheen moreeniluiskan päälle ja taputteli louheen tiiviiksi. Paaluvälin 4500 - 4600 kuivan puolen luiska kuitenkin osittain tehtiin poikkeuksellisesti
kippaamalla louhe padon juureen, ja työntämällä louhe siitä puskukoneella padon luiskaa pitkin kohti
padon harjaa. Menetelmä osoittautui nopeammaksi ja siistimmäksi kuin kaivinkoneella vastaanotto,
mutta käytännön syistä näin on mahdollista tehdä vain kuivan luiskan puolella. Märän luiskan juurella ei ole työmaatietä, jota pitkin kuljetuskalusto pääsisi liikkumaan.
8.4
Suodatinrakenteet
Hienommalle suodatinmateriaalille, eli vaakasuodattimen ja tiivistyssydäntä vasten olevan suodatinkerroksen murskeelle on työohjeessa asetettu seuraavia vaatimuksia:
-
Rakeisuus 0...35 mm.
-
Hienoainespitoisuuden (raekoko alle 0,063 mm) pitää olla alle 5 %.
-
d15 = 0,125…1,0 mm
-
d50 = 0,6…6,0 mm
Karkealle suodattimelle, eli louhetukipenkereen ja hienomman suodattimen erottavalle suodatinkerrokselle, on työohjeessa seuraavat kriteerit:
41 (52)
-
Rakeisuus 0…300 mm.
-
Hienoainespitoisuus (raekoko alle 0,063 mm) alle 3 %.
-
d15 = 2…25 mm
-
d50 = 30…130 mm
Lisäksi suodatinmateriaalien tulee olla rapautumatonta, kiillepitoisuuden alle 30 % ja vedenläpäisevyyden tiiviysasteessa 92 % suurempi kuin k ≥ 10-4 m/s.
Suodatinmateriaalien laadunvalvontaa varten otettiin yhteensä kahdeksan näytettä 0 - 32 mm suodatinmurskeesta. Näytteet 1 - 3 otettiin valmiista suodatinrakenteesta, 4 - 6 murskekasasta ja 7 - 8
suoraan linjalta. Näytteistä tutkittiin rakeisuus, vedenläpäisevyys sekä kiillepitoisuus. Taulukkoon 4
on koottu edellä mainitut tiedot kiillepitoisuutta lukuun ottamatta, sillä sen määrittämiseksi ei ole
löytynyt luotettavaa menetelmää.
Kiillepitoisuus pitäisi määrittää, koska kiille on eroosioherkkää ja vaakasuodatin toimii ajotienä. Vaarana on, että jos vaakasuodatin sisältää paljon kiillettä, se jauhautuu raskaan ajokaluston alla nopeasti pienemmiksi rakeiksi. Pienemmät rakeet saattavat tukkia suodattimen, eli suodattimen vedenläpäisyarvo k laskee liian pieneksi. Kuitenkin Yaran geologin mukaan silmämääräisesti arvioiden näytteet vaikuttavat sisältävän vähemmän kuin 30 % kiillettä.
Taulukko 4. Murskenäytteiden tuloksia (Ruotsalainen, 2013)
Näyte
Vesipi-toisuus
(%)
Laji
Vedenläpäisevyys (m/s)
MN1
1,4
KaM 0/32
2*10-6
MN2
0,9
KaM 0/32
1,5*10-5
MN3
1,2
KaM 0/32
-
MN4
0,7
KaM 0/32
7*10-6
MN5
0,9
KaM 0/32
3,3*10-6
MN6
1,8
KaM 0/32
2,2*10-5
MN7
0,6
KaM 0/32
-
MN8
1,2
KaM 0/32
8,2*10-7
Kiillepitoisuuden lisäksi myös vedenläpäisevyyden selvittämisessä oli omat haasteensa, sillä laitteistot
jolla pystytään tutkimaan rakeisuudeltaan 0 - 32 mm mursketta ovat harvinaisia. Esimerkiksi näytteistä 1,2, 4, 5 ja 8 on seulottu pois yli 20 mm rakeet ennen kuin niille on tehty vedenläpäisevyystutkimukset, sillä yli 20 mm rakeita sisältävää näytettä ei saatu sullottua selliin haluttuun tiiveyteen.
Tällä on oletettavasti vedenläpäisyarvoa pienentävä vaikutus. Näytteet 6 ja 8 on tehty seulomattomilla näytteillä, mutta niitä ei ole saatu sullottua haluttuun tiiveyteen. Tämä taas voi vaikuttaa mitattuun vedenläpäisevyyteen kasvattavasti.
Vaikka tutkitut vedenläpäisevyydet ovat pienempiä kuin työohjeen ohjeellinen arvo k = 10-4 m/s, niin
ne täyttävät yleisen suodatinkriteerin: suodatinmateriaalin täytyy olla 10…100 kertaa vettä lä-
42 (52)
päisevämpää kuin suojattava materiaali. Vedenläpäisevyysarvojen käypäisyys tarkistutettiin myös
padon pääsuunnittelijalla.
Murskeen toteaminen kelpoiseksi suodatinmateriaaliksi oli aikaa vievä prosessi, ja sillä oli hidastava
vaikutus työmaan etenemiseen. Paaluvälin 4100 - 4300 tukipenkereen rakentamista ei voitu aloittaa
ennen kelpoisuuden toteamista, sillä tukipenkereen alle jäävän vaakasuodattimen purku- ja korjaustyöt olisivat tulleet kalliiksi. Sateisina päivinä, jolloin moreenipengertä ei voitu rakentaa, tukipenkereen rakentamisen sijaan kalustoa käytettiin muihin vähemmän kiireellisiin työtehtäviin. Tukipenkereen viereen taas ei voinut ajaa moreenia ennen kuin tukipenger oli rakennettu.
Mustin padolle rakennettiin sekä vaakasuodatin- että vinosuodatinrakenteita. Homogeenisen maapadon kohdalle tehtiin pääasiassa vain vaakasuodatin, ja vyöhykepadon rakenteisiin tehtiin myös vinosuodattimet. Vaakasuodattimen rakennusmateriaalina käytettiin nimellisesti 0 - 32 mm mursketta,
kun taas vinosuodattimiin rakennettiin karkeampi suodatinkerros 0 - 300 mm murskeesta ja hienompi suodatinkerros 0 - 32 mm murskeesta. Kuvassa 34 on homogeenisen maapadon poikkileikkaus, johon on suunniteltu vaakasuodatin. Kuvassa 35 on taas poikkileikkaus vyöhykepadosta vinosuodattimien kanssa.
Kuva 34. Homogeenisen maapadon poikkileikkaus paalulta 4060 0 - 32 mm rakeisella vaakasuodattimella (Kohonen 2013)
Kuva 35. Vyöhykepadon poikkileikkaus paalulta 4220 suodatinrakenteineen (Kohonen 2013)
Suodattimen paksuus saa työohjeen mukaan poiketa suunnitellusta -100…+200 mm. Luiskan kaltevuudelle, leveydelle ja sijainnille vaatimukset käyvät ilmi poikkileikkauksista, vaikka työohjeessa niitä
ei erikseen mainitakaan.
43 (52)
Vaakasuodattimet rakennettiin suurelta osin noin metrin kerroksissa, lopullisen paksuuden ollessa
noin kaksi metriä. Raivatun patopohjan pinnan muotojen takia vaakasuodattimen paksuus on paikoitellen yli kolmekin metriä. Vaakasuodatinta käytettiin myös työnaikaisena työmaatienä, joten siitä
haluttiin rakentaa ajokelpoinen, vaikka suodatinmateriaalia kuluikin enemmän. Syksyyn 2013 mennessä suodatinrakenteisiin ja työmaatiestöön oli ajettu yhteensä noin 87 000 m3itd 0 - 32 mm mursketta. Vaakasuodatinmurskeen tilavuuspaino mitattiin Troxler-mittauksin, joiden vaatimuksena oli 92
% parannetusta Proctor-kokeesta saadusta sullontatuloksesta. Tiiveysaste oli poikkeuksetta aina yli
92 %.
Paaluvälille 4100 - 4300 vinosuodattimet rakennettiin rinnakkain reilun metrin siivuissa, 0-300 mm
mursketta metrin paksuudella ja 0 - 32 mm mursketta kahden metrin paksuudella. Tiivistys hoidettiin valssivetoisella täryjyrällä. Tiivistyksen jälkeen luiskat tehtiin vaadittuun muotoonsa kaivinkoneella ja tiivistettiin tärylevyllä. Kuvassa 36 näkyy osittain valmis karkeasuodatin ja kuvassa 37 vinosuodatin.
Kuva 36. Tärylevyllä tiivistetään karkeasuodatinta. Vasemmalla näkyy myös puskukone työntämässä
moreenia noin metrin kerroksena (Ruotsalainen 2013-08-26.)
Kuva 37. 0 - 32 mm murskeesta rakennettu vinosuodatin osittain peitettynä moreenilla. Vasemmalla
myös täryjyrä työn touhussa (Ruotsalainen 2013-08-27.)
44 (52)
8.5
Muut poikkeavat rakenteet
Työmaan edetessä on tullut esiin seikkoja, joita ei ole pystytty alkuperäisissä suunnitelmissa ottamaan huomioon. Paaluvälillä 3600-3900 vettä suotautuu huomattavia määriä padon sekä padon alittavien ruhjeiden läpi, joka aiheutti veden patoutumisen paalun 3800 massanvaihtokuoppaan. Moreenia ei voitu ajaa kuoppaan, sillä märkänä moreeni ei tiivisty.
Ongelma ratkaistiin tekemällä kaivo massanvaihtokohtaan ja pumppaamalla vedet sen kautta takaisin patoaltaan sisäpuolelle. Kuvan 38 kaivoa korotetaan kaivonrenkailla moreenisydämen mukana
aina harjalle asti. Betoniset kaivon renkaat on ympäröity 16-32 mm murskeella, joka taas on ympäröity 0 - 300 mm hienolouheella.
Varmuuden vuoksi, jotta ongelmia ei tulisi liiallisten suotovirtausten kanssa, massanvaihtokohdan
vaakasuodattimeen ajettiin sepeliä metrin kerros. Tällä varmistetaan että vesi suotautuu padon läpi
hallitusti eikä lähde nousemaan tiivistesydämessä yli suunnitellun korkeuden. Lisäksi tiivistesydämen
laitaan rakennettiin salaojarakenne.
Kuva 38. Kaivorakennetta rakennetaan paalulle 3800 moreenisen tiivistesydämen sisään (Ruotsalainen 2013-09-04.)
45 (52)
9
KALLIONÄYTEKAIRAUKSET MUSTIN PADOLLA
9.1
Patoalueen kallioruhjeet
Mustin padoilla on havaittu maanpoiston yhteydessä tähän mennessä viisi selvää ruhjetta. Ruhjeet
ulottuvat vanhojen patopenkkojen alle, ja jäävät uuden rakennettavan osuuden alle. Ruhjeet ovat
hyvin rikkonaisia, ja ruhjevyöhykkeen vedenjohtavuus on suuri. Ne aiheuttavat mahdollisesti vesien
suotautumista padon alitse padon ulkopuoliselle maa- ja kallioperälle. (Heino 2013.)
Mustin alueen kalliot ovat suurimmalta osalta graniittigneissejä, eli koko alueen vanhimpia kiviä ja
ne kuuluvat ns. pohjagneissikompleksiin. Näille kallioille ovat tyypillistä luode-kaakkosuuntaiset ruhjevyöhykkeet. (Heino 2013.)
9.2
Vesimenekkikokeet
Vesimenekkikokeet tehtiin timanttikairauskalustolla. Urakoitsijana oli Kati oy. Putkikalustona oli
BQTK, jolla kairasydämen halkaisija on noin 40 mm ja reiän ulkohalkaisija 56 mm. Reikiä suunniteltiin yhteensä kahdeksan kappaletta viiteen eri ruhjeeseen, ja ne lävistivät kallion pinnoilta havaitut
ruhjeet kohtisuoraan. Reikiä porattiin yhteensä 268,3 m, ja maakairauksen osuus oli 30,4 m. Vesimenekkikokeet suoritettiin kairauksen edetessä reiän pohjaa vasten. (Heino 2013.)
Kairauksen tuloksina saatiin tieto siitä, että jokainen havaittu ruhje ulottui useita metrejä pintaa syvemmälle. Kuvassa 39 näkyvät ruhjeiden ja kairareikien sijainnit. Suurin osa on huonossa tai erittäin
huonossa kivessä, ja hyvän tai kohtalaisen luokituksen saa vain alle viidesosa. (Heino 2013.)
Kuva 39. Ruhjeet merkitty harmailla alueella ja kairareiät punaisilla tähdillä (Heino 2013.)
46 (52)
Kairaustietojen perusteella pääsuunnittelija on laatinut suunnitelmat kahden ruhjeen injektoinnista.
Injektoinnilla pyritään laskemaan vesimenekki ruhjeen kohdalla alle yhden lugeonin. Paalun 3650
(kairareikä R8000) ruhje injektoidaan noin 15 m pituudelta leveys suunnassa ja enintään 35 m syvyys suunnassa. Paalun 4200 (kairareiät R2000 ja R3000) injektoinnin leveys on noin 45 m ja syvyys
35 m. (Kohonen 2013.) Injektointi pyritään tekemään ennen kevättä 2014, jotta se ei olisi patotyömaan tiellä. Kuvassa 40 on injektioverhon periaate.
Kuva 40. Injektointi vaiheittain suoritettuna (Kohonen 2013)
47 (52)
10
LAADUNVALVONNAN YHTEENVETO
10.1 Patotyömaan laadunvalvonnan yleiset seikat
Työmaan kokoon suhteutettuna korjausta tai purkamista vaativia rakenteita tehtiin Mustin padolla
varsin vähän. Suurimmalta osin korjaukset koskivat moreenipenkereen paksuutta sekä luiskan kaltevuutta, jotka olivat helposti korjattavissa. Ongelmat kuitenkin korjattiin asianmukaisesti, lukuun ottamatta paalun 3950 märän puolen karkea- ja vinosuodattimia. Tällä kohden suodattimien korjaus
on siirretty ensi keväälle sääolosuhteiden takia.
Kesän 2013 aikana työmaa saatiin sinänsä hyvälle tolalle, että suurimmat haasteet, esimerkiksi suuret massanvaihdot ja niihin liittyvät työvaiheet, eivät jääneet kevään 2014 murheiksi vaan keväällä
on sujuva jatkaa padon rakentamista. Esimerkkinä paalun 3800 massanvaihtokohta kaivoineen: jos
moreenirakenteita ei olisi ennätetty tai onnistuttu sääolosuhteiden tai ongelmien takia nostamaan
nykyiselle tasolleen (joilla ne pysyvät kuivana ja tiiviinä), keväällä 2014 moreenirakenteet kyseisen
paalun ympäristöstä pitäisi toden näköisesti purkaa ja läjittää kuivumaan.
Kokonaisuutena työmaa edistyi hyvän tavan mukaisesti, mutta joissain yksityiskohdissa on vielä parannettavaa. Näitä asioita ovat esimerkiksi tiedon kulku rakennuttajan ja urakoitsijan välillä, sekä sisäinen tiedon kulku molemmilla osapuolilla. Välillä aikataulut viivästyivät myös näytteiden tutkimisessa sekä suunnitelmapiirustusten sähköisessä toimittamisessa.
Rakenteiden osalta parannettavia asioita ovat kelvottoman moreeniaineksen ajo (jota ei tosin tapahtunut kuin kahtena iltana), vaakasuodattimen leveys ja paksuus, karkea- ja vinosuodattimien leveydet ja paksuudet, moreenikerrosten tiivistämispaksuus, moreenipinnan rikkominen vanhan kerroksen
päältä ennen uuden moreenikerroksen ajamista, tiivistyssydämen luiskaus, työmaan vesien hallinta
ja massanvaihtokohtien kaivantojen viimeistely.
Suurin syy edellä mainittuihin ongelmiin on toden näköisesti kiire, mutta osaa (erityisesti tiedonkulkua) voisi vähentää pelkästään muuttamalla asenteita. Toisena keinona on myös lisätä ja tarkentaa
työmaan suunnitelmallisuutta, jolloin nopeiden ratkaisujen tarve työmaalla vähenisi ja rakennustöiden kulku olisi paremmin ennakoitavissa. Tätä kautta suunnitelmallisuus vähentäisi myös kiirettä, ja
kiireestä johtuvat ongelmat vähenisivät.
10.2 Toteutuneet rakenteet ja laadunvalvontatulokset
Patopohjalta otetut maanäytteet, kalliopintojen tutkimukset, tarvittavien kallioiden betonoinnit, ruhjeiden injektointitarpeiden kartoitukset ja massanvaihdot ovat varmistaneet että pato on rakennettu
sopivalle pohjalle. Liitteeseen 2 on koottu oleelliset tiedot patopohjalta otetuista maanäytteistä.
Käytetyt rakennusmateriaalit ovat olleet pääosin työohjeessa lueteltujen kriteereiden mukaisia lukuun ottamatta suodatin murskeiden rakeisuuksia. Murskeiden kelpoisuus suodatinmateriaaliksi on
48 (52)
kuitenkin tarkistutettu pääsuunnittelijalla. Kuvassa 41 on esitetty rakeisuusvyöhykkeet, joille rakenteisiin käytetyt moreenit ja 0 - 32 mm murskeet sijoittuvat. Lisäksi kuvassa on myös hahmoteltu
työohjeen mukaista rakeisuusvyöhykettä murskeille. Liitteessä 2 on esitetty myös moreenien ja
murskeiden tutkimustulokset.
Kuva 41. Käytettyjen moreenien rakeisuudet näkyvät punaisella rajauksella ja murskeiden violetilla.
Siniselle alueelle on hahmoteltu työohjeen mukainen vyöhyke murskeille (Ruotsalainen 2013.)
Troxler-mittauksilla on varmistettu että rakenteet on tiivistetty vähintään riittävän tiiviiksi, enimmäkseen jopa tiiviimmin. Liitteessä 3 esimerkki Troxler-mittausten tuloksista paikkatietoineen.
Toteutuneet rakenteet ovat suurimmaksi osaksi varsin yhdenmukaisia suunnitelmapiirustuksien
kanssa, lukuun ottamatta kohtia joissa padon pohjan raivaustyöt ovat ulottuneet suunniteltua syvemmälle. Rakennekerroksia on jouduttu hiukan muokkaamaan vastaamaan uusia olosuhteita. Tällaisia kohtia ovat lähinnä massanvaihtokohdat paaluilla 3850 ja 4500. Myös paaluilla 4000 - 4050 on
tehty muutoksia, sillä pohjan raivausta tarvitsi tehdä arvioitua matalammalle. Matalammasta raivauksesta johtuen tukipenkereen korkeudeksi näillä main olisi tullut joitain kymmeniä senttimetrejä,
minkä takia tyydyttiin vain vaakasuodattimen rakentamiseen kyseiselle välille. Pato on lisäksi myös
keskeneräinen, joten syksyllä 2013 suoritetut viimeiset mittaukset eivät kaikilta osin kuvaa lopullista
rakennetta. Kuvassa 42 on esimerkki poikkileikkauksesta, jossa verrataan toteutunutta ja suunniteltua vyöhykepatoa.
Kuva 42. Toteutunut rakenne punaisella ja suunniteltu sinisellä kuvitettuna (Ruotsalainen 2013.)
49 (52)
LÄHTEET
HEINO, Pasi 2013. Yara Oy:n sisäinen raportti. Sijainti: Yara Oy:n sähköiset kokoelmat.
JÄÄSKELÄINEN, Raimo 2011. Geotekniikan perusteet. 3. painos 2011. Jyväskylä: Tammertekniikka /
Amk-Kustannus Oy
KOHONEN, Esa 2013. Mustin rikastushiekka-altaan pohjoispadon rakennussuunnitelma: patopohjan
verhoinjektointi. Sijainti: Yara Oy:n sähköiset kokoelmat.
KOHONEN, Esa 2013. Pohjoispadon korotus tasolle +143 / +152 / +157. Sijainti: Yara Oy:n sähköiset kokoelmat
LITMANEN, Mikko 2013. Moreenin rakeisuuskäyriä ilman areometrin tuloksia [digikuva]. Sijainti: Yara Oy:n sähköiset kokoelmat.
LESKELÄ, Antti 2004. Maapatojen rakenteet. Patu-kurssi 6: Maapadot. Helsinki: Suomen ympäristökeskus.
Patoturvallisuusohje 2012.
Patoturvallisuuslaki 494/2009.
Patoturvallisuusasetus 319/2012.
RIL 123 1979. Vesirakenteiden suunnittelu 1. painos 1979. Helsinki: Suomen rakennusinsinöörien
liitto RIL.
RAVASKA, Olli 2004. Suomen maa- ja kallioperä II. Patu-kurssi 3: Geotekniikka. Helsinki: Suomen
ympäristökeskus.
RUOTSALAINEN, Jukka 2013. Kuvat patotyömaasta [digikuvia]. Sijainti: Yara Oy:n sähköiset kokoelmat.
SLUNGA, Eero 2004. Patojen rakentaminen ja tekniset ratkaisut erilaisilla pohjilla. Patu-kurssi 3:
Geotekniikka. Helsinki: Suomen ympäristökeskus.
TPO-83 1983. Talonrakennuksen pohjatutkimusohjeet. 1. painos 1983. Helsinki: Suomen geoteknillinen yhdistys SYG.
VEPSÄLÄINEN, Pauli 2004. Geotekniset maastotutkimukset. Patu-kurssi 3: Geotekniikka. Helsinki:
Suomen ympäristökeskus.
50 (52)
LIITE 1: PITUUSLEIKKAUS PADONKOROTUKSESTA
51 (52)
LIITE 2: MAANÄYTTEIDEN, MOREENIEN JA MURSKEIDEN TULOKSET
Näytteen
nro
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
Paikka
KK1
KK2
KK3
KK4
KK5
KK6
KK7
KK8
KK9
KK10
KK11
KK12
KK13
KK14
KK15
KK16
KK17
KK18
KK19
KK20
KK21
KK22
KK23
KK24
KK25
KK26
KK27
KK28
KK29
KK30
KK31
KK32
KK33
Syvyys
(m)
Näytteenottopvm
vk21/2013
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
5.6.2013
26.6.2013
4.7.2013
10.7.2013
11.7.2013
13.8.2013
19.8.2013
27.8.2013
27.8.2013
2.9.2013
2.9.2013
2.9.2013
2.9.2013
6.9.2013
6.9.2013
13.9.2013
13.9.2013
17.9.2013
Ottaja /
tapa
Tilaaja / la
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
Pöyry / la
Pöyry / la
Pöyry / la
Pöyry / la
Pöyry / la
Pöyry / la
Pöyry / la
Pöyry / la
Pöyry / la
Pöyry / la
Pöyry / la
Pöyry / la
Pöyry / la
Pöyry / la
Pöyry / la
Pöyry / la
Pöyry / la
Pöyry / la
Vesipitoisuus
(%)
7,4
12,1
9,7
4,8
7,9
7,2
7,2
11,1
12,7
9,5
8,1
8,3
8,8
4,5
5,3
13,3
9,1
10,6
9,7
7,9
10,6
9,3
10,1
15,0
10,7
11,0
12,4
6,8
9,8
Maalaji
(pesuseulonta)
siHkMr
siHkMr
siHkMr
srHkMr
HkMr
siHkMr
siHkMr
siHkMr
saSiMr
srHkMr
srHkMr
siHkMr
siHkMr
srHkMr
srHkMr
siHkMr
siHkMr
srHkMr
siHkMr
srHkMr
srHkMr
siHkMr
siHkMr
HkMr
HkMr
HkMr
srHkMr
srHkMr
HkMr
siHkMr
siHkMr
siHkMr
siHkMr
Huom!
Vedenläp. 6,7E-8 m/s. Max kuivatil. 2095 kg/m³
Vedenläp. 8,0E-8 m/s. Max kuivatil. 2045 kg/m³
Max kuivatil. 21,8 kN/m 3
Max kuivatil. 22,2 kN/m 3
Max kuivatil. 20,8 kN/m 3
Teku
Teku
Teku
Teku
Patopohjan maanäyte (16WWE0069.BAEE21)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
N1
N2
N3
N4
N5
N6
N7
N8
N9
N10
N11
N12
N13
N14
N15
N16
N17
N18
N19
N20
N21
N22
N23
N24
N25
N26
N27
N28
N29
N30
N31
N32
N33
N34
N35
N36
N37
N38
N39
N40
N41
N42
N43
N44
N45
N46
N47
N48
N49
N50
N51
N52
vk23/2013
vk23/2013
vk23/2013
vk23/2013
vk24/2013
vk24/2013
vk24/2013
vk24/2013
vk26/2013
5.7.2013
10.7.2013
15.7.2013
12.7.2013
12.7.2013
12.7.2013
14.7.2013
14.7.2013
14.7.2013
14.7.2013
16.7.2013
16.7.2013
16.7.2013
22.7.2013
22.7.2013
22.7.2013
22.7.2013
22.7.2013
22.7.2013
22.7.2013
22.7.2013
22.7.2013
22.7.2013
22.7.2013
22.7.2013
1.8.2013
1.8.2013
1.8.2013
1.8.2013
1.8.2013
6.8.2013
6.8.2013
6.8.2013
6.8.2013
6.8.2013
6.8.2013
6.8.2013
6.8.2013
6.8.2013
6.8.2013
6.8.2013
6.8.2013
6.8.2013
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
16,5
5,2
8,9
7,0
16,8
18,6
15,7
12,7
13,2
18,9
11,6
9
12,3
9,4
8,8
21,1
13,1
13,2
19,1
8,1
7,5
14,4
9,7
13,1
23,1
10,4
20,1
9,3
11
10,9
14,1
14,5
16,3
12,2
21,9
siHkMr
siHkMr
siHkMr
siHkMr
siHkMr
siHkMr
siHkMr
siHkMr
saSi
siHkMr
saSi
siHkMr
siHkMr
srHkMr
siHkMr
siHk
siHkMr
srHkMr
saSi
HkMr
HkMr
siHkMr
siHkMr
HkMr
HkMr
siHkMr
HkMr
hkSi
saSi
siHkMr
siHkMr
Hk
siHkMr
Hk
HkMr
siHkMr
siHkMr
srHkMr
siHkMr
siHkMr
Si
siHkMr
HkMr
siHk
siHkMr
siHkMr
siHkMr
siHk
siHkMr
siHkMr
siHkMr
hkSi
Kaivettin pois
Vedenläp. 1,1E-10 m /s . Max kuivatil. 2120kg/m 3
Vedenläp.arvio 1E-8 - 9E-8 m/s
Pinnassa savinen kerros, kaivettiin pois
Teku
Teku
Teku
Teku
Teku
Teku, Vedenläp.arvio
Teku, Vedenläp.arvio
Teku
Teku
Teku, Vedenläp.arvio
Teku
Teku, Vedenläp.arvio
Teku
Teku
Teku
Teku
Teku
1E-9 - 9E-9 m/s
1E-9 - 1E-10 m/s
1E-7 - 1E-9 m/s
1E-7 - 1E-8 m/s
Vedenläp.arvio 1E-9 - 1E-10 m/s
Pisteestä 19, savikerroksen pois kaivettua
Vedenläp.arvio 1E-8 - 1E-10 m/s
Vedenläp.arvio 1E-8 - 1E-10 m/s
Vedenläp.arvio 1E-9 - 9E-9 m/s
Suodatinmurskenäytteet(16WWE0069.BAEE21)
1
2
3
4
5
6
7
8
MN1
MN2
MN3
MN4
MN5
MN6
MN7
MN8
8.7.2013
8.7.2013
8.7.2013
11.7.2013
24.7.2013
19.8.2013
27.8.2013
2.9.2013
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
Pöyry
/
/
/
/
/
/
/
/
la
la
la
la
la
la
la
la
1,4
0,9
1,2
0,7
0,9
1,8
0,6
1,2
KaM
KaM
KaM
KaM
KaM
KaM
KaM
KaM
0/32
0/32
0/32
0/32
0/32
0/32
0/32
0/32
Vedenläp. 2E-6 m/s
Vedenläp. 1,5E-5 m/s
Vedenläp. 7E-6 m/s
Vedenläp. 3,3E-6 m/s
Vedenläp. 2,2E-5 m/s
Vedenläp. 8,2E-7 m/s
52 (52)
LIITE 3: TROXLER-MITTAUSTEN TULOKSIA
Nro./
piste
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
Pvm.
Rakeisuu
s
Vedenläp
13.6.2013
Tiiviys
x
x
25.6.2013
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
25.6.2013
X
X
X
X
X
26.6.2013
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
27.6.2013
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
26.6.2013
X
X
28.6.2013
X
X
X
X
X
X
X
X
4.7.2013
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
5.7.2013
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Mittaussyvyys
maanp.
300
300
300
200
150
300
300
300
300
150
300
150
250
300
300
300
250
200
150
300
300
150
250
300
200
250
300
300
300
300
250
300
300
200
300
300
200
300
300
300
300
300
200
300
300
300
150
300
200
300
300
300
300
300
300
250
150
200
300
300
300
200
300
150
250
200
250
300
200
300
250
300
300
250
300
300
300
250
300
250
200
300
300
300
200
200
250
150
200
Täyttöma- Kuivatila- Märkätila- Vesimateriaali vuuspaino vuuspaino määrä
(maalaji) [kg/m3]
[kg/m3]
[l/m3]
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
Ms 0/32
Ms 0/32
Ms 0/32
Ms 0/32
Ms 0/32
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
HkMr
Ms 0/32
Ms 0/32
Ms 0/32
Ms 0/32
2038
2312
2151
2122
1974
2018
2137
2084
2127
2215
2121
2053
2214
2142
2087
2164
2185
2232
2132
2274
2247
2194
1965
2013
1864
1951
1969
2064
2040
2009
1998
2070
2072
1985
2145
2109
2079
1960
2042
2121
1822
1904
1973
2008
2132
2094
2032
1918
2015
1928
1971
1864
2198
1860
1912
2009
2131
2055
1965
2075
2236
1944
2026
2068
2041
2039
2045
2004
2053
2031
2103
2087
2121
2055
2048
1874
1970
2053
2047
2019
2021
1977
2007
2306
2349
2324
2349
2238
2427
2321
2234
2180
2112
2261
2199
2344
2302
2234
2168
2332
2262
2160
2284
2334
2269
2170
2329
2288
2231
2180
2195
2002
2175
2170
2202
2203
2161
2191
2231
2232
2135
2305
2285
2249
2152
2237
2282
2032
2223
2194
2194
2290
2257
2218
2139
2247
2170
2216
2131
2431
2119
2131
2226
2287
2272
2184
2239
2431
2150
2253
2279
2195
2204
2227
2248
2286
2233
2277
2264
2303
2252
2261
2103
2194
2241
2236
2224
2191
2170
2179
2362
2407
2399
2419
200,0
115,2
169,5
111,6
205,5
94,4
124,1
114,8
216,5
86,6
113,2
114,8
117,9
119,5
72,5
119,5
149,2
36,5
37,5
55,3
41,2
37,0
214,9
182,1
138,0
223,9
200,9
138,0
162,6
151,8
193,2
161,0
159,5
150,3
159,5
176,4
170,2
191,7
194,8
161,1
210,0
319,0
220,8
185,6
158,0
162,6
185,6
220,9
231,6
242,3
245,4
266,8
232,5
259,2
219,3
216,9
156,2
216,9
218,5
163,9
195,1
206,0
226,8
211,2
154,2
165,0
181,9
243,6
232,8
202,0
174,2
177,3
181,9
197,3
212,7
228,7
223,5
187,5
189,1
204,6
170,2
193,2
172,1
56,0
57,5
74,5
69,9
Maksimi
kuivatila- OptimiVesipitoisuus vuuspaino vesipitois Tiiviys[%]
[kg/m3]
uus [%] aste [%]
9,8
5,0
7,9
5,3
10,4
4,7
5,8
5,5
10,2
3,9
5,3
5,6
5,3
5,6
3,5
5,5
6,8
1,6
1,8
2,4
1,8
1,7
10,9
9,0
7,4
11,5
10,2
6,7
8,0
7,6
9,7
7,8
7,7
7,6
7,4
8,4
8,2
9,8
9,5
7,6
11,5
16,8
11,2
9,2
7,4
7,8
9,1
11,5
11,5
12,6
12,5
14,3
10,6
13,9
11,5
10,8
7,3
10,6
11,1
7,9
8,7
10,6
11,2
10,2
7,6
8,1
8,9
12,2
11,3
9,9
8,3
8,5
8,6
9,6
10,4
12,2
11,3
9,1
9,2
10,1
8,4
9,8
8,6
2,4
2,4
3,2
3,0
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2350
2350
2350
2350
2350
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2170
2350
2350
2350
2350
7,6
7,6
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
5,8
5,8
5,8
5,8
5,8
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
5,8
5,8
5,8
5,8
x
y
z
paalu
93
>100
7009806.277
3535904.083 133.933
4510
7009802.383
3535910.515 133.700
4510
99
98
91
93
98
96
98
>100
98
95
>100
99
96
100
>100
95
91
97
96
93
90
91
93
86
90
91
95
94
93
92
95
95
91
99
97
96
90
94
98
84
84
88
91
93
98
96
94
88
93
89
91
86
>100
86
88
93
98
95
91
96
>100
90
93
95
94
94
94
92
95
94
97
96
98
95
94
86
91
95
94
93
93
91
92
98
100
99
100
7009859.249
3535929.125 136.104
4570
7009831.496
3535906.948 134.598
4540
7009839.937
3535931.020 134.766
4550
7009809.736
3535933.591 132.304
4530
7009799.264
3535936.006 132.332
4520
7009807.737
3535923.345 133.149
4520
7009824.602
3535927.083 132.764
4540
7009730.911
3535892.956 138.557
4440
7009740.595
3535898.722 138.558
4450
7009747.071
3535891.488 138.472
4450
7009746.984
3535883.056 138.338
4450
7009734.434
3535877.333 138.337
4440
7009730.583
3535884.877 138.416
4440
7009722.208
3535880.555 137.802
4430
7009724.481
3535875.393 137.709
4430
7009769.703
3535875.067 137.591
4470
7009791.422
3535880.265 136.714
4490
7009811.028
3535886.820 135.821
4510
7009830.302
3535895.860 135.592
4530
7009850.402
3535906.385 136.388
4550
7009834.685
3535925.115 134.610
4550
7009681.656
3535854.465 137.209
4380
7009672.822
3535875.696 137.220
4380
7009707.848
3535865.239 137.164
4410
7009699.418
3535870.697 137.644
4400
7009690.081
3535882.664 137.424
4400
7009678.497
3535859.767 137.283
4380
7009822.991
3535928.231 134.248
4540
7009831.041
3535936.316 134.240
4550
7009804.461
3535934.362 133.727
4520
7009803.513
3535945.762 134.332
4530
7009823.218
3535950.722 134.539
4550
7009850.295
3535947.452 136.385
4570
7009868.055
3535942.683 137.879
4580
7009688.229
3535880.410 137.385
4390
7009697.782
3535868.962 137.819
4400
7009802.632
3535944.087 135.449
4520
7009795.423
3535939.737 135.228
4520
7009810.446
3535944.343 135.611
4530
7009823.770
3535947.384 136.092
4550
7009826.570
3535944.999 136.046
4550
7009825.172
3535941.477 136.061
4540
7009831.089
3535929.568 136.128
4550
7009833.288
3535920.292 136.114
4540
7009819.505
3535914.637 135.777
4530
7009809.209
3535919.510 135.532
4520
7009799.312
3535930.936 135.228
4520
7009811.897
7009818.254
3535931.866 135.373
3535941.245 135.723
4530
4540
7009827.193
3535942.314 136.177
4550
7009838.110
3535935.960 136.613
4550
7009839.402
3535934.958 136.671
4560
7009846.882
3535924.849 136.908
4560
7009856.791
3535931.123 137.474
4570
7009850.598
3535940.068 137.142
4570
7009856.906
3535932.800 137.461
4570
7009847.936
3535937.407 136.952
4560
7009843.650
3535953.663 136.685
4570
7009819.196
3535945.725 135.824
4540
7009811.004
3535945.088 135.600
4530
7009862.655
3535946.433 137.645
4580
7009876.904
3535945.398 138.123
4590
7009676.360
3535858.220 138.728
4370
7009810.554
3535912.753 136.644
4520
7009824.328
3535919.030 136.882
4530
7009838.473
3535924.685 137.507
4550
7009854.311
3535930.689 137.688
4570
7009865.477
3535937.712 137.616
4580
7009860.724
3535947.991 137.538
4580
7009846.392
3535943.025 137.655
4570
7009832.837
3535938.183 137.366
4550
7009818.373
3535933.619 136.706
4540
7009806.315
3535926.667 136.473
4520
7009731.378
3535882.033 139.674
4430
7009674.535
3535857.335 138.710
4370
7009670.121
3535872.370 138.707
4370
7009686.485
3535876.565 138.878
4390
7009665.461
3535869.088 138.539
4370
7009686.217
3535877.503 138.820
4390
7009705.365
3535881.999 139.405
4410
7009714.668
3535874.463 139.469
4420
7009690.892
3535866.315 138.902
4390
7009723.050
3535890.166 139.846
4430
7009793.826
3535881.614 136.629
4490
7009719.649
3535854.477 136.494
4410
7009646.374
3535823.171 138.560
4330
7009570.819
3535800.448 133.568
4260
Fly UP